Cambios Fisiologicos Cardiovasculares y Respiratorios Ejercicio Dr Cando

CAMBIOS FISIOLOGICOS CARDIOVASCULARES Y RESPIRATORIOS EN EL EJERCICIO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL ECUADOR

POSTGRADO MEDICINA DEL DEPORTE

NEUMOLOGIA

TEMA: CAMBIOS FISIOLOGICOS CARDIOVASCULARES CARDIOVASCULA RES Y RESPIRATORIOS EN EL EJERCICIO

MD.JAVIER CANDO CASANOVA


CAMBIOS CARDIOVASCULARES CARDIOVASCULARES MECANISMOS DE INTEGRACIÓN Y DE ADAPTACIÓN Los nervios, las hormonas y los factores metabólicos locales actúan sobre las bandas de músculo liso en los vasos sanguíneos. sanguíneos. Esto causa una alteración de su diámetro interno para regular el flujo sanguíneo: las fibras simpáticas adrenérgicas liberan noradrenalina, que causa la vasoconstricción, y las neuronas simpáticas secretan acetilcolina, que producen vasodilatación. El ejercicio físico produce dos tipos de reacciones desde el punto de vista fisiológico según el tiempo de duración en que se desarrolla, uno es de acción aguda como es la respuesta inmediata al estímulo del ejercicio, y el otro es de acción acumulativa, progresiva y sistemática en nuestro organismo que actúa de una forma crónica, cuando se realiza durante 24 semanas o más.

REACCIÓN AGUDA AL EJERCICIO La respuesta biológica a las cargas del entrenamiento se denomina reacción aguda. Cuando estudiamos el modo de cómo el cuerpo responde a un entrenamiento individual, como puede ser caminar, correr, nadar, o realizar una repetición de fuerza máxima o submáxima con peso como es en la halterofilia, vemos como la adaptación es compleja y heterogénea. Esta adaptación va a ser diferente dependiendo del tipo de ejercicio del que se trate, ya sea dinámico o estático, del grado de intensidad (leve, media, intensa, muy intensa), duración (leve, media y extensa o de larga duración), nivel de entrenamiento de la persona a ese tipo de ejercicio y su condición física general, así como la superficie corporal del individuo, el clima, el estado de salud, la edad y el sexo. Durante el ejercicio, el corazón y los músculos en actividad son los grandes protagonistas. protagonistas. El mayor gasto cardíaco es redistribuido a nivel vascular periférico y, fundamentalmente dirigido hacia los músculos activos, por lo cuál existe un mayor flujo sanguíneo dirigido a mayor velocidad y presión hacia los territorios activos que lo precisan. Para facilitar la comprensión de la reacción aguda al ejercicio, utilizaremos tres modelos básicos de adaptación diferentes, el primero y en el que más profundizaremos profundizaremos es el modelo del del ejercicio dinámico con una duración hasta 60 minutos en modalidades como caminar, trotar, nadar, ciclismo, etc, de leve o mediana intensidad, desarrollada frente a cargas ligeras o moderadas con una duración media hasta 60 minutos.


CAMBIOS CARDIOVASCULARES CARDIOVASCULARES MECANISMOS DE INTEGRACIÓN Y DE ADAPTACIÓN Los nervios, las hormonas y los factores metabólicos locales actúan sobre las bandas de músculo liso en los vasos sanguíneos. sanguíneos. Esto causa una alteración de su diámetro interno para regular el flujo sanguíneo: las fibras simpáticas adrenérgicas liberan noradrenalina, que causa la vasoconstricción, y las neuronas simpáticas secretan acetilcolina, que producen vasodilatación. El ejercicio físico produce dos tipos de reacciones desde el punto de vista fisiológico según el tiempo de duración en que se desarrolla, uno es de acción aguda como es la respuesta inmediata al estímulo del ejercicio, y el otro es de acción acumulativa, progresiva y sistemática en nuestro organismo que actúa de una forma crónica, cuando se realiza durante 24 semanas o más.

REACCIÓN AGUDA AL EJERCICIO La respuesta biológica a las cargas del entrenamiento se denomina reacción aguda. Cuando estudiamos el modo de cómo el cuerpo responde a un entrenamiento individual, como puede ser caminar, correr, nadar, o realizar una repetición de fuerza máxima o submáxima con peso como es en la halterofilia, vemos como la adaptación es compleja y heterogénea. Esta adaptación va a ser diferente dependiendo del tipo de ejercicio del que se trate, ya sea dinámico o estático, del grado de intensidad (leve, media, intensa, muy intensa), duración (leve, media y extensa o de larga duración), nivel de entrenamiento de la persona a ese tipo de ejercicio y su condición física general, así como la superficie corporal del individuo, el clima, el estado de salud, la edad y el sexo. Durante el ejercicio, el corazón y los músculos en actividad son los grandes protagonistas. protagonistas. El mayor gasto cardíaco es redistribuido a nivel vascular periférico y, fundamentalmente dirigido hacia los músculos activos, por lo cuál existe un mayor flujo sanguíneo dirigido a mayor velocidad y presión hacia los territorios activos que lo precisan. Para facilitar la comprensión de la reacción aguda al ejercicio, utilizaremos tres modelos básicos de adaptación diferentes, el primero y en el que más profundizaremos profundizaremos es el modelo del del ejercicio dinámico con una duración hasta 60 minutos en modalidades como caminar, trotar, nadar, ciclismo, etc, de leve o mediana intensidad, desarrollada frente a cargas ligeras o moderadas con una duración media hasta 60 minutos.


El segundo modelo será el del ejercicio dinámico de larga duración, es decir, de más de 60 minutos de duración. El tercer modelo que utilizaremos es del ejercicio estático a predominio isométrico.

EJERCICIO DINÁMICO DE INTENSIDAD LEVE O MODERADA CON UNA DURACIÓN HASTA 60 MINUTOS Ejemplo de estos ejercicios es caminar, trotar, nadar, remar, montar bicicleta, bailar, subir y bajar escalera, entre otras, que son ejercicios rítmicos, en que participan un porcentaje importante de grupos musculares de forma continua, dinámica y de intensidad leve o moderada. Este tipo de ejercicio es el fundamental para el desarrollo de la condición cardiorrespiratoriametabólica que se utiliza en la prevención, tratamiento y rehabilitación de las enfermedades enfermedades crónicas degenerativas. degenerativas. El comportamiento del gasto cardíaco y del sistema vascular durante el ejercicio dinámico de intensidad leve o moderada con una duración hasta 60 minutos.

Gasto cardíaco (Q) Esta variable, el gasto cardíaco, aumenta durante el ejercicioy se valora por el Volumen Minuto Cardíaco (VMC); que que es equivalente equivalente a la frecuencia frecuencia cardíaca (FC) por el volumen sistólico (VS). Durante el ejercicio el aumento del VMC es debido a un aumento del VS y de la FC. A su vez, hay que tener en cuenta, el grado de intensidad del ejercicio para cada persona y la duración. Incremento Incremento del VS se explica por: - Mayor replección ventricular diastólica (volumen telediastólico) debida a un mayor retorno venoso incrementado por el ejercicio dinámico. - Los sistemas vasculares que durante el reposo almacenan gran cantidad de sangre, se vacían aumentado la volemia necesaria que se pone en función territorios activos. TABLA I. Resumen de los ajustes integrados int egrados químicos, neurales neurales - La mayor replección ventricular distiende el músculo cardíaco, garantizando el mecanismo de autorregulación del miocardio, ley de Frank Stanling del corazón, con una mayor contractibilidad cardíaca. - Cuando el ejercicio es realizado por grupos importantes de la masa muscular, el aumento del VS, es favorecido por la vasodilatación de los territorios periféricos que disminuye la resistencia periférica. El aumento de la FC es garantizado por:


- En la fase inicial del ejercicio ocurre predominio simpático con disminución importante de tono vagal. Posteriormente intervienen las catecolaminas de la médula suprarrenal vaciadas en la sangre. - Mediante la participación de un mecanismo autorregulador del corazón (reflejo de Bainbridge), con mayor frecuencia de automatismo por distensión del nodo sinusal a causa del mayor retorno venoso.

El predominio del VS o de la FC, en el aumento del VMC, depende de la intensidad del ejercicio. - Cuando el ejercicio es de intensidad leve o media, el VMC, aumenta a expensas del VS. - Durante la intensidad mayor del ejercicio, el VMC, aumentaría sobretodo a expensas del incremento de la FC, debido a que el VS, solo puede incrementar moderadamente. - Durante el trabajo muy intenso y mantenido, la FC se va estabilizando progresivamente hasta llegar a una FC máxima, por lo cuál ya no es posible aumentar el VMC. - Cuando el ejercicio es muy intenso y mantenido durante un tiempo, el VMC disminuye ya que la FC no puede aumentar más incluso puede disminuir, el VS, se mantiene constante hasta que comienza a reducirse. Sistema vascular durante el ejercicio Los ajustes de la adaptación al ejercicio agudo dependerán de la redistribución del flujo sanguíneo, de la presión arterial- resistencia vascular y de la circulación venosa. Redistribución del flujo sanguíneo - Es facilitado por las modificaciones del calibre de las arterias medias y arteriolas lo que permite modificar el tono de la contracción del músculo liso vascular, que permite modificar el flujo sanguíneo de un territorio determinado que no se encuentra trabajando hacia los requerimientos de los grupos musculares que se encuentran activos. - Durante el ejercicio existe un incremento del flujo sanguíneo y una redistribución de éste en comparación con el estado de reposo, fluyendo la mayor cantidad posible de sangre hacia los grupos musculares activos.

Presión arterial (PA) y resistencia vascular


- En el ejercicio dinámico, disminuye la resistencia vascular debido a la importante vasodilatación, que se incrementa a medida que participen grandes grupos musculares, con valores de la resistencia vascular hasta cuatro veces menores a los de reposo. - En el ejercicio dinámico de intensidad leve o moderada, puede existir un aumento moderado de la presión arterial sistólica, esto no se relaciona con mayor resistencia vascular, y en realidad es producto de la mayor fuerza de impulsión de sangre desde el músculo cardíaco, por el efecto inotropo positivo del sistema simpático, por las catecolaminas que circulan y por la elongación del miocardio a consecuencia del incremento del retorno venoso. En ejercicio de moderada intensidad, en personas saludables y activas, la PA sistólica aumenta y la PA diastólica por lo general permanece invariable o disminuye, mejorando la presión arterial diferencial.

Circulación venosa El ejercicio dinámico activa la circulación venosa, se vacían las reservas contenidas en los sistemas de capacidad y aumenta el volumen de sangre circulante efectiva. Debemos recordar que el incremento del retorno venoso no es debido a un mayor gradiente de presión, ya que el aumento de la presión sanguínea, termina en el trayecto arterial, y el sistema de circulación venoso sigue manifestándose como un sistema de baja presión, incluso, durante condiciones de ejercicio intenso. Los factores que intervienen en conjunto actuando sobre la circulación venosa a modo de bomba periférica, se manifiestan en contraposición al corazón, el cual depende de la circulación arterial y actúa como una bomba central. Los factores que garantizan el aumento de la circulación venosa son: - Venoconstricción, por el predominio simpático aunque el mecanismo de la venoconstricción no es de importancia por la escasa dotación de músculo liso en las venas. - Los músculos en contracción durante una actividad rítmica y dinámica, ejercen una acción de masaje y bombeo sobre las venas vecinas que por la disposición del sistema valvular venoso obliga a la sangre a circular hacia la aurícula derecha,impidiendo el reflujo hacia las venas. - El movimiento de bomba respiratoria, mediante movimientos respiratorios profundos y frecuentes, que durante la inspiración y principalmente por el descenso del diafragma, produce una disminución de la presión intratoráxica, aumentando la presión intra abdominal, con un efecto de succión de la sangre hacia las cavas intratoráxicas.


Durante la espiración,el incremento de la presión intratoráxica, conduce la sangre hacia las aurículas. Todo lo anterior sirve para comprender los procesos de adaptación del organismo ante el ejercicio agudo de carácter dinámico a una intensidad leve o moderada y de duración hasta 60 minutos.

EJERCICIO DINÁMICO DE LARGA DURACIÓN (SUPERIOR A 60 MIN) DE TIPO LEVE O MODERADO Se efectúa en las modalidades del ejercicio anterior pero a una mayor duración del tiempo. La actividad física que tenga una duración superior de 60 minutos, va modificando de forma gradual, las condiciones hemodinámicas y las características de la respuesta biológica. El VS va disminuyendo gradualmente, y para mantener el mismo VMC, es preciso que la FC aumente. Esta situación se incrementa si es ante un ejercicio de intensidad moderado y en un clima cálido y húmedo, pudiendo llegar en casos extremos, a un estado cardiovascular denominado cardiovascular drift. La caída del VS que ocurre en este estado, es debido a: - Incremento de la transpiración. - Filtración desde el compartimiento plasmático hacia espacios intersticiales, a consecuencias de la mayor permeabilidad capilar con salidas de algunas proteínas plasmáticas, lo que justifica el incremento progresivo del hematocrito. - Disminución gradual del sistema simpático con reducción de las catecolaminas circulante, lo que disminuye la fuerza contráctil ventricular. - Ocurre aumento de la FC de origen no establecido. Durante un cuadro típico cardiovascular drift en el ejercicio de larga duración de tipo moderado, este se puede caracterizar por disminución del flujo sanguíneo hacia los grupos musculares que se encuentran activos, debido a que existe una derivación del VMC hacia la circulación cutánea con finalidad de equiparar la temperatura corporal a la temperatura del medio ambiente. El estado cardiovascular drift, mantenido durante un tiempo prolongado y acompañada de una mala hidratación durante la competición o el entrenamiento nos puede producir una caída importante de la presión media debido a: - Disminución del volumen plasmático efectivo para el trabajo muscular. - Disminución de la energía contráctil del corazón por reducción de las catecolaminas. - Vasodilatación progresiva en los grupos musculares que trabajan con disminución de la resistencia vascular, debido en parte por una acidosis láctica.


El cardiovascular drift es parte en muchas ocasiones del llamado golpe de calor o choque térmico, que puede llevar a la muerte al deportista, lo que ocurre en ocasiones en eventos como la maratón, y en casos de competiciones de triatlón como la iron men.

EJERCICIO EXTENUANTE Durante un ejercicio extenuante, el flujo sanguíneo se dirige en un porcentaje muy elevado hacia los grupos musculares que se encuentran en actividad, existiendo una reducción máxima del flujo sanguíneo a nivel renal y del bazo en función de los músculos activos. La actividad física extenuante es de carácter dinámico y puede ser debida a un ejercicio muy intenso con un ritmo cíclico de aceleración durante una competición que se realiza a una potencia máxima de oxígeno, con un aporte importante del metabolismo anaeróbico láctico, al 100% de la frecuencia cardíaca máxima y generalmente durante un tiempo mayor de 2 minutos 30 segundos, dentro de la clasificación de la resistencia de duración media. Este tipo de respuesta también puede ocurrir mediante un test progresivo en que las cargas de intensidad aumentan de forma gradual hasta el agotamiento, conduciendo hasta el máximo de las posibilidades, tratando de alcanzar el 100% de la FC Máx, como puede ser un test de esfuerzo en la cinta rodante, monitorizado con electrocardiograma (ECG). En situaciones como esta, se puede sobrepasar el límite máximo del VMC, que puede llegar a descender porque el VS disminuye, la FC ya es máxima, y puede comenzar a disminuir por agotamiento. Ante esta situación no se puede continuar el ejercicio máximo y aparece la fatiga que puede ser local por acumulación de ácido láctico o sobre todo global por caída del sistema cardiovascular. La disminución del VS se explica por: - Elevación de la FC a cifras máximas, lo cual puede producir una disminución del tiempo de llenado ventricular, lo que produce un doble efecto negativo debido a: VS disponible inferior y reducción de la energía contráctil ventricular. - Incapacidad del miocardio para mantener la contracción, por un déficit de energía. - Imposibilidad de la circulación coronaria para responder a las demandas energéticas del corazón. Si esta situación se mantiene, el músculo cardíaco está muy comprometido y hay mucho riesgo de hipoxia. En el corazón sano de una persona activa no existen problemas, a la mayor eficiencia mecánica de todo el sistema cardiovascular, en estos no hay isquemia, y


las señales de fatiga hacen disminuir la intensidad del ejercicio y si es necesario se deja de competir o entrenar disminuyendo de forma gradual la intensidad. Todo lo contrario ocurre en casos de patologías cardíacas, existiendo riesgo marcado a un accidente cardiovascular, con un infarto agudo del miocardio y muerte súbita.

EJERCICIO DE FUERZA ISOMÉTRICO O ESTÁTICO Es un ejercicio de tipo estático, con la utilización de la fuerza similar fisiológicamente a los deportistas de halterofilia o de las personas que practican el fisiculturismo. Sus efectos hemodinámicos son muy diferentes al ejercicio dinámico, se caracterizan por el aumento de la resistencia de los grupos musculares activos y con efectos adversos en función de la salud. El efecto de comprensión que ejercen los músculos en contracción isométrica sostenida sobre los vasos sanguíneos, posee diferentes respuestas fisiológicas dependiendo del porcentaje de la fuerza muscular utilizada. Hasta aproximadamente el 25% de la fuerza muscular máxima, el ejercicio de fuerza permite mejorar el riego sanguíneo muscular, pero a partir de este valor va disminuyendo de forma gradual el flujo sanguíneo hasta el 60%, a partir de esta cifra es prácticamente nulo el flujo sanguíneo. En el ejercicio isométrico clásico o estático, que se realiza por encima del 60% de la fuerza muscular máxima voluntaria, la respuesta cardiovascular se ve modificada por sobrecarga cardíaca debido al predominio simpático con aumento de la presión intra abdominal o de la superposición de la maniobra de Vasalva con apnea inspiratoria. Se incrementa la FC, así como la presión arterial sistólica y diastólica, debido a la gran fuerza de impulsión cardíaca, por el fuerte estímulo simpático y la elevada resistencia vascular. El retorno venoso se ve afectado porque la contracción muscular fuerte sostenida y no rítmica no permite un adecuado retorno venoso. También el bombeo respiratorio está afectado porque este tipo de ejercicio se realiza en forma de apnea inspiratoria y la maniobra de Vasalva dificulta también el retorno venoso. Debido a todo esto, podemos concluir que el ejercicio estático desarrollado en la fuerza muscular del tipo isométrico, no produce utilidad a la salud y está contraindicado en personas con enfermedad cardíaca, enfermedad cerebrovascular, en hipertensos, en enfermedad vascular del tipo arterial periférico y venoso, enfermedades pulmonares obstructivas crónicas (EPOC), así como en otras enfermedades degenerativas crónicas y en personas de tercera edad.


La fuerza isométrica es muy importante en el desarrollo de los deportistas y es parte importante del entrenamiento anaeróbico aláctico en función del desarrollo de la fuerza, la velocidad y la potencia muscular. El ejercicio de fuerza de tipo isotónico, no es un ejercicio estático, es de carácter dinámico, y bien empleado produce efectos fisiológicos beneficiosos para la salud y es un complemento del ejercicio dinámico de intensidad leve o moderada con una duración hasta 60 minutos que es el que desarrolla la condición física cardiorrespiratoria-metabólica. El ejercicio de fuerza de tipo isotónico desarrolla la condición músculoesquelética del tipo isotónica, la cual se desarrolla por debajo del 40% de la fuerza muscular máxima voluntaria

ADAPTACIONES CRÓNICAS DURANTE EL EJERCICIO Cuando se realiza 6 meses o más de entrenamiento de forma individualizada, sistémica y progresiva, ocurren modificaciones importantes en nuestro organismo, como las que ocurren en los sistemas cardiorrespiratorio, endocrino-metabólico, inmunológico y músculo-esquelético. Tales modificaciones están relacionadas con los siguientes principios: - Individualidad (incluido el factor genético). - Especificidad del entrenamiento (con predominio aeróbico, anaeróbico o mixto). - Relación entre volumen e intensidad. - Progresión de la carga. - Mantenimiento (la pérdida es reversible). AJUSTES CARDIOVASCULARES AL ESFUERZO La realización de cualquier ejercicio físico presupone el establecimiento de una situación de sobrecarga para el sistema cardiovascular. La actividad física se traduce en la existencia de un aumento de sustancias nutritivas y en el aumento de la cantidad necesaria del aporte de oxígeno a los músculos activos. Secundariamente se incrementan también los niveles del anhídrido carbónico y de metabolitos, los cuales precisan ser eliminados. Para darle respuesta a esto se hace necesario una serie de ajustes en el sistema cardiovascular y su interrelación con los diferentes órganos y sistemas del cuerpo. FRECUENCIA CARDÍACA El control de la frecuencia cardíaca durante el reposo y el ejercicio, es un buen indicador del nivel de intensidad en que el corazón está trabajando, y es una información importante del


estado de salud de una persona. El músculo cardíaco responderá directamente a la necesidad de oxígeno y del flujo sanguíneo del organismo en diferentes momentos de la vida, tanto pararealizar un ejercicio de determinado nivel de intensidad, como durante períodos de enfermedad o necesidad externa, en que el organismo responde enviando flujo sanguíneo a los músculos y órganos que necesiten de la administración de aporte de sangre y de O2. La frecuencia cardíaca es parte importante de diferentes variables fisiológicas. Por ejemplo, en unión al volumen sistólico conforman el gasto cardíaco; la frecuencia cardíaca es también parte del doble producto cardíaco. Existe una correlación lineal entre el incremento del VO2 máximo durante el ejercicio y el incremento de la frecuencia cardíaca, en este caso con respecto al porcentaje de la FC Máxima. Frecuencia cardíaca de reposo Consideraciones importantes: - La frecuencia cardíaca de reposo (FCr) promedio es 60 a 80 latidos por minutos. En individuos sedentarios y de mediana edad puede estar próxima a los 100 lpm por diferentes causas. En deportistas adultos, en particular de disciplinas de resistencia que han entrenado durante varios años, se puede observar, por efectos crónicos del ejercicio, una FCr entre 36 a 44 lpm, dado por el incremento del volumen sistólico, a partir de la hipertrofia ventricular izquierda de carácter fisiológico, así como también en otras disciplinas que requieren de un entrenamiento aeróbico de forma importante. Se han reportado, en ocasiones, valores muy bajos de la FCr en deportistas, entre 28 a 35 lpm, incluso se ha observado en atletas jóvenes menores de 20 años; en todos estos casos es importante un estudio cardiovascular completo con la finalidad de poder delimitar lo fisiológico del entrenamiento con la aparición de alguna patología, que se puede observar en casos extremos, evitando con ello futuros riesgos cardiovasculares. - La FC normalmente decrece con la edad, tanto la de reposo como durante el ejercicios submáximo y máximo, sobre todo este último, producto del proceso biológico del envejecimiento humano, y entre ello del corazón. - Factores como el incremento de la temperatura y la altitud aumenta la FCr. - Antes del ejercicio, la FC acostumbra a aumentar por encima de los valores normales, esto se denomina respuesta anticipadora. Debido a esto, no debemos considerar como FCr, la tomada previa al ejercicio. - La verdadera FC de reposo debe ser tomada al levantarse la persona en las primeras horas de la mañana


- Si nuestra FCr cuando estamos acostados es de 50 lpm, aumentará a 55 lpm cuando estamos sentados y a 60 lpm cuando estamos de pie. La FC de reposo aumenta porque cuando nuestro cuerpo pasa de una posición de acostado para otra, de pie, el volumen sistólico cae inmediatamente. Esto se debe sobre todo al efecto de la gravedad que hace que la sangre se acumule en las piernas, reduciendo el volumen de sangre que retorna al corazón. Esto produce al mismo tiempo que el la FCr aumente, para mantener el gasto cardíaco de reposo. - Determinadas enfermedades y medicamentos pueden afectar la FC de reposo, en su incremento o en su disminución.

Frecuencia cardíaca durante el ejercicio Algunas consideraciones interesantes: - Cuando iniciamos un ejercicio nuestra FC se incrementa proporcionalmente a la intensidad del ejercicio (según nuestra capacidad física actual). - Existe una correlación directa entre la intensidad de la FC Máx durante el ejercicio y el VO2 Máx, durante el ejercicio, independientemente que próximo al VO2 Máx, se pierde la linealidad. - La frecuencia cardíaca máxima es muy importante para la planificación del entrenamiento y su control, así como para determinados test de laboratorio y de campo, tanto para los deportistas como para la población en general. Existen diferentes fórmulas. - Según la fórmula de la OMS-Karvonen, la FC Máx = 220 – Edad, fórmula aplicada por la organización mundial de la salud (OMS). Esto es un estimado, los valores individuales varían considerablemente en relación a esos valores promedios. Por ejemplo en un grupo de persona de 40 años de edad, la FC Máx se estimaría en 180 lpm. Sin embargo, según estudios realizados en personas de 40 años, el 68% presenta una FC Máx entre 168 y 192 lpm y el 95% entre 156 y 204 lpm. Otros autores refieren que esta fórmula tiene un margen de error de ± 10 lpm. - Poseer, en personas activas y saludables, una cantidad de pulsaciones por encima de su frecuencia cardíaca máxima teórica para su edad nos indica que tienen, desde el punto de vista cardiovascular, una edad biológica funcional menor con respecto a su edad cronológica, lo cual es un indicador indirecto de salud, y sobre todo si se acompaña de un consumo máximo de oxígeno relativo para su edad y sexo. En caso contrario, en que el individuo, pese a realizar un esfuerzo máximo, no alcanza el 100% de su frecuencia cardíaca máxima, una de las causa, es un


corazón envejecido, con posibles cambios por la aterosclerosis, acompañado de un consumo de oxígeno relativo disminuido. - El propio Karvonen posee otra fórmula para valorar el VO2 Máx o FC de Reserva = FC Máx – FCR. Ambas fórmulas son importantes, para conocer el potencial cardiovascular, más las dos poseen margen de error. - A partir de los resultados de estas dos fórmulas, se planifica el pulso de entrenamiento. La primera fórmula de Karvonen- OMS, está relacionada directamente al porcentaje de intensidad de la frecuencia cardíaca máxima. La segunda, la de Karvonen, está relacionada con el porcentaje de intensidad del consumo máximo de oxígeno. La segunda es más agresiva, por lo que debemos tener cuidado en determinados estado de salud. - Los rangos del pulso de entrenamiento en cuanto al porcentaje de intensidad del ejercicio, para los diferentes grupos de población - La fórmula de la OMS es la más utilizada en la población (FCMáx = 220 – edad), siendo la menos agresiva. - Con la edad se pierde un lpm por año de vida. Sobre todo a partir de los 30 años, la FC Máx disminuye 10 latidos por década. - Cuando el ritmo de esfuerzo se mantiene constante, a niveles submáximos de ejercicio, la FC se incrementa muy rápidamente hasta estabilizarse. El punto de estabilización es conocido como estado estable de la FC, y es el ritmo ideal del corazón para satisfacer las exigencias circulatorias a ese ritmo específico de esfuerzo. - Después de 6 meses de entrenamiento moderado a moderado intenso, la FC durante el ejercicio submáximo acostumbra a disminuir cerca 20-40 lpm La FC submáxima de una persona se reduce proporcionalmente a la cantidad de entrenamiento realizado. - El período de recuperación de la FC se reduce incrementando el entrenamiento de resistencia; es una variable considerada para evaluar el progreso del entrenamiento. - Wilmore y Costill (año 2000), refieren que cuando se pasa de estar de la posición de pie, en relativo reposo, a caminar, la FC puede aumentar de 60 a 90 lpm aproximadamente. Haciendo jogging (trote) a un ritmo moderado se puede llegar a 140 lpm, pudiendo llegar a los 180 lpm o más, si pasamos a correr a una gran velocidad. El gasto cardíaco aumentará por dos causas: mayor volumen sistólico y mayor FC durante el ejercicio, en virtud de la demanda de flujo sanguíneo y O2 de los músculos que están trabajando. - Varios factores afectan la FC durante el reposo y también durante el ejercicio, como temperatura, humedad, horario del ejercicio, cambio de posición, ingestión de alimentos, altitud, etc. El uso de determinados medicamentos pueden alterar la FC durante el ejercicio, por ejemplo los beta bloqueadores disminuyen la FC.


- Diferentes factores como los cambios de posición durante el ejercicio (bipedestación u ortostático como ocurre durante la carrera, de sentado como ocurre en el ciclismo y durante la natación (posición horizontal o en decúbito) afectan la producción de frecuencia cardíaca a una intensidad similar de trabajo

GASTO CARDÍACO. LA CAPACIDAD FUNCIONAL DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR El gasto cardíaco es el primer indicador de la capacidad funcional de la circulación para satisfacer las demandas de la actividad física. Los dos factores que determinan la capacidad del gasto cardíaco (GC) son la frecuencia cardíaca (FC) y el volumen sistólico (VC). La relación es: GC= FC x VS Se dispone de varios métodos invasivos (como el método de Fick) y no invasivos (como el método de re-respiración) para medir el gasto cardíaco. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas, sobre todo cuando son utilizados durante la práctica del ejercicio. La fórmula del método de Fick es la siguiente: VO2 Máximo GC = Diferencia a- v O2 x 100 = ml/min En condiciones de reposo el organismo dispone aproximadamente de 250 ml de VO2, los cuales son utilizados durante un minuto en reposo para darle respuestas al gasto energético, y la diferencia arterio-venosa durante ese tiempo es aproximadamente de 5 ml de O2 por 100 ml de sangre, por lo que sustituyendo en la fórmula de Fick tendríamos un GC de 5.000 ml/min de sangre o sea de 5 L/min. El gasto cardíaco en condiciones de reposo y durante el ejercicio El GC aumenta proporcionalmente a la intensidad del ejercicio, desde 5 litros en condiciones de reposo a un máximo de 20 a 25 litros por minuto, en hombres jóvenes y que realizan actividad física; en deportistas de élite, el GC es mayor, siendo más evidente en los deportes de resistencia que pueden tener entre 35-40 L/min de GC. Estas diferencias se deben principalmente al gran volumen sistólico de individuos entrenados, ya que el ejercicio físico continuo de característica aeróbica produce hipertrofia fisiológica del ventrículo izquierdo con el aumento del volumen sistólico, lo cual genera un latido más fuerte, con un mayor flujo sanguíneo. Como consecuencia de esto, aquellos que realizan ejercicios aeróbicos poseen un GC de reposo más económico con menor FC que las personas sedentarias, ya que su VS es más poderoso (70-71 ml en los sedentarios y de aproximadamente 100 ml en los entrenados). Los valores medios del CG en condiciones de reposo se resumen como sigue: Reposo - Gasto cardíaco = Frecuencia cardíaca x Volumen sistólico.


- Sedentarios: 5.000 ml/min = 70 lpm x 71 ml/latido. - Entrenados: 5.000 ml/min = 50 lpm x 100 ml/latido. Esfuerzo máximo - Gasto cardíaco = Frecuencia cardíaca x Volumen xistólico - Sedentarios: 21,450 ml/min = 195 lpm x 110 ml/lat. - Entrenados: 35,000 ml/min = 195 x 179 Debemos señalar que la eficiencia del trabajo es muy marcada entre los diferentes ejemplos que podemos poner, ya que lo que es un esfuerzo máximo para un sedentario, por ejemplo correr 2 km en 13 minutos y 30 segundos, puede ser de esfuerzo submáximo o moderado correr esos 2 km en 12 minutos y 45 segundos para una persona que realiza actividad física aeróbica de forma sistemática con finalidad de salud, y de esfuerzo leve para un deportista de rendimiento que corra en 11 minutos y 20 segundos los 2 km. Los mecanismos de recuperación de la FC, del VS y por ende del GC es más rápido en los entrenados. Para ejercicios realizados de pie, el volumen sistólico aumenta durante la transición del reposo al ejercicio leve, con valores máximos que alcanzan el 45% del VO2 máximo. Después de este punto, el gasto cardíaco se intensifica conforme la frecuencia cardíaca. Los aumentos en el volumen sistólico en el ejercicio realizado de pie se deben generalmente a un vaciado sistólico más completo en lugar de un mayor llenado de los ventrículos durante la diástole. Se incrementa la eyección sistólica por mediación de hormonas simpáticas. El entrenamiento de disciplinas de resistencia mejora la fuerza miocárdica, que también contribuye considerablemente a la potencia del latido durante la sístole. La frecuencia cardíaca y el consumo de oxígeno están relacionados de manera lineal tanto en individuos entrenados como en los no entrenados, durante la mayor parte del ejercicio. Con el entrenamiento de resistencia, esta relación se desplaza significativamente hacia la derecha debido a las mejoras en el volumen sistólico cardíaco. Por consiguiente, la frecuencia cardíaca se reduce considerablemente a nivel del trabajo submáximo en los individuos entrenados en ejercicios de resistencia aeróbica. . Posterior a la adaptación crónica al entrenamiento de resistencia cardiorrespiratorio, el volumen sistólico aumenta en reposo, así como al realizar ejercicios de nivel submáximo o máximo de intensidad. Durante el entrenamiento aeróbico, existe un incremento del volumen diastólico final, ocasionado principalmente por el aumento del plasma sanguíneo. El ventrículo izquierdo es la cámara del corazón que tiene el mayor cambio en respuesta al entrenamiento de resistencia. Las dimensiones internas del ventrículo


izquierdo aumentan debido principalmente como respuesta a un incremento en el llenado ventricular. Durante el entrenamiento de resistencia cardiorrespiratoria, el grosor de la pared ventricular izquierda también aumenta, incrementando el potencial de la fuerza de las contracciones del ventrículo izquierdo. La Ley de Frank Starling fundamenta que el factor principal en el control y desarrollo del volumen sistólico es el grado de estiramiento de los ventrículos. Cuando los ventrículos se estiran más, estos se contraen con más fuerza. Por ejemplo, si un gran volumen de sangre entra en la cámara cuando los ventrículos se llenan durante la diástole, las paredes de los ventrículos se distenderán más que cuando entra un volumen menor de sangre. Con el objetivo de expulsar esa cantidad mayor de sangre, los ventrículos deben reaccionar al estiramiento, contrayéndose con más fuerza. El trabajo sistemático de entrenamiento de resistencia aeróbica o de la condición cardiorrespiratoria, produce una hipertrofia cardiovascular izquierda a predominio del ventrículo izquierdo, todo esto garantiza un corazón más fuerte y eficiente en condiciones de reposo y durante el ejercicio submáximo y máximo. El volumen sistólico (VS) o débito sistólico previsto se puede calcular (Ellestad) mediante la siguiente fórmula indirecta: - Volumen sistólico previsto en hombres. VS p= 112 – (0,363 x Edad) L/min - Volumen sistólico previsto en mujeres VS p = 112 – (0,172 x Edad) L/min - El volumen sistólico para evaluar durante un test de esfuerzo es obtenido, para ambos sexos (Ellestad): 1.000 x Gasto cardíaco L/latidos minuto VS e = FC Máx

FLUJO SANGUÍNEO Y EJERCICIO El flujo sanguíneo aumenta durante el esfuerzo, principalmente por el ejercicio que desarrolla la condición cardiorrespiratoriametabólica, con un aumento del volumen sistólico y del gasto cardíaco. Este aumento se debe a tres factores: - Mayor capilarización. - Mayor abertura de los capilares existentes. - Redistribución más efectiva de la sangre. PRESIÓN ARTERIAL Y EJERCICIO La presión arterial sistólica aumenta en proporción al incremento del consumo de oxígeno y del gasto cardíaco cuando se realiza un ejercicio progresivo, mientras que la presión diastólica permanece relativamente igual o aumenta apenas levemente, o disminuye, en este último caso en personas activas, saludables y relativamente jóvenes. Con la


misma carga relativa de trabajo, las presiones sistólicas son mayores cuando el trabajo se realiza con los brazos que con las piernas, debido a menor masa muscular y a menor vascularización que existen en los miembros superiores. En pacientes hipertensos o con predisposición, el estímulo del ejercicio escalonado, con el interés de llevarlo a la frecuencia cardíaca máxima durante un test de esfuerzo puede producir una respuesta hipertensiva tanto sistólica como diastólica, En personas entrenadas mediante el ejercicio aeróbico con la finalidad de prevención de salud, y sobre todo en deportistas de competición, principalmente de las disciplinas de resistencia, durante el ejercicio de gran intensidad, aumenta considerablemente la presión arterial diferencial, incrementando la sistólica y disminuyendo la diastólica, produciendo una disminución de la resistencia periférica general con el propósito de llevar un mayor riego sanguíneo y de oxígeno a los tejidos que trabajan (principalmente a los músculos), de una forma más efectiva. ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE VARIACIONES HEMATOLÓGICAS EN EL EJERCICIO Durante la actividad física ocurren modificaciones hematológicas, dependiendo del tipo de ejercicio, la duración, la intensidad, la temperatura ambiental, el grado de entrenamiento, el nivel de hidratación, la postura, etc., las cuales pueden modificar dichos parámetros. El entrenamiento bien planificado, permite modificaciones necesarias en las variaciones hematológicas, tanto con fines de alto rendimiento, como en los programas de salud dirigido a la población. Esas modificaciones son menos bruscas por la adaptación al ejercicio, como veremos a continuación. Hemoconcentración y hemodilución La hemoconcentración se refiere al aumento progresivo de los componentes intravasculares debido a pérdida continua de líquido plasmático desde el torrente vascular. La hemodilución es lo contrario, el contenido vascular aumenta gracias a un aumento resultante de líquido proveniente del espacio intersticial. Los elementos formes y los solutos se diluyen. El trasiego de líquidos en los tejidos depende del juego de presiones hidrostáticas y coloidosmóticas capilares y tisulares. Así, la tendencia a la hemodilución o la hemoconcentración depende de varios factores específicos: - A mayor temperatura ambiental, mayor sería la tendencia a la hemoconcentración, debido, lógicamente a la eliminación de sudor. - Severidad y duración. La magnitud de la hemoconcentración suele ser proporcional al ejercicio intenso y prolongado. Durante el trabajo intenso y corto, también lo observamos.


- La postura de ejecución puede condicionar la respuesta. Un ejercicio en bipedestación facilita la hemoconcentración, porque predomina la filtración del lecho capilar de la parte inferior del cuerpo. - El estado de hidratación puede influenciar cualitativa y cuantitativamente en las respuestas del volumen intravascular al ejercicio. Se ha comprobado que reposiciones líquidas durante el esfuerzo puede atenuar la hemoconcentración generada en el entrenamiento y en la competición. La capacidad de transporte de oxígeno por la sangre Es un factor determinante de la capacidad física y se basa en la concentración de Hb, en el número de hematíes circulantes y en la eficacia de sus funciones. El ejercicio físico ocasiona incrementos en la concentración de hemoglobina, hematocrito y del recuento de eritrocitos en sangre periférica por: - Deshidratación. - Catecolaminas, que provoca contracciones de reservorios sanguíneos como el bazo o el hígado, capaces de liberar cierta cantidad de glóbulos rojos a la circulación. - Duración del ejercicio Índices hematológicos Los estudios realizados en los índices: volumen corpuscular medio (VCM), hemoglobina corpuscular media (HCM) y concentraciónhemoglobínica corpuscular media (CHCM), muestran resultadoscontradictorios. Los esfuerzos cortos hasta el agotamientoparecen no modificar la concentración, y ejercicios muy prolongadosconducen a la deshidratación del eritrocito, para compensarla hiperosmolaridad plasmática, razón por la cual se pueden observar VCM descendidos y CHCM aumentados.

Anemia deportiva La anemia deportiva ocurre con más frecuencia en los deportesde resistencias, principalmente en el atletismo fondo y la natación,debido al entrenamiento prolongado y al entrenamiento de intensidad elevada en determinadas etapas. Las causas son las siguientes: - Expansión plasmática postentrenamiento. - El incremento de la hemólisis durante esfuerzo. - Hemorragias digestivas y urinarias inadvertidas en ocasiones (su efecto principal es por efecto mecánico). - Alteraciones en la eritropoyesis. Se considera como anemia deportiva valores próximos a la anemia clínica: - Hb < 12 g/100 ml de sangre en las mujeres - Hb < 14 g/100 ml en los hombres. El entrenamiento adecuado con buenos mecanismos de recuperación, incluida una alimentación equilibrada evita considerablemente la anemia deportiva.


Padecer anemia deportiva disminuye el rendimiento del atleta y su recuperación, debido a una deficiencia de transporte de oxígenopor la Hb a los tejidos que trabajan durante el ejercicio. Eritropoyesis El ejercicio es un importante regulador del sistema eritrocitario,ayudando a eliminar los eritrocitos más viejos y alterados y estimulando la producción y el rejuvenecimiento de los elementos circulantes. Tras el ejercicio y el entrenamiento se produce un aumento en la eritropoyesis, ya que aumenta en sangre periférica el número de los eritrocitos jóvenes y de los reticulocitos. Las catecolaminas tienen un efecto liberador de reticulocitos sobre la médula ósea, y las modificaciones de presión en esta, por las contracciones musculares, ayudando en su liberación. La eritropoyetina es una hormona sintetizada en los riñones que regula la proliferación de los glóbulos rojos y cuyo aumento se atribuye a varios factores: - Hipoxia tisular (principalmente renal). En el deporte que se entrene en la altura media (2.000-2.500 m) con vista a estimular la eritropoyesis. - Presencia de diferentes hormonas: catecolaminas, T3, T4, corticosteroides, androgenona, etc. - Hipoglicemia post ejercicio. - Aparición de productos de la hemólisis. Efectos del entrenamiento en el sistema eritrocitario Los deportistas de élite, sometidos a fuertes entrenamientoscon una adecuada recuperación de las cargas, de forma general, presentan valores iguales o más bajos que los de la población normal, probablemente debido a una adaptación de su volumen plasmático, expandido hasta cerca del 20% (hemodilución). Eso mejora considerablemente las condiciones físicas de la sangre en su circulación por los vasos, incrementa la capacidad de resistencia frente al agotamiento y mejora la eficiencia de la sudoración. También puede aumentar la producción de elementos formes, que es proporcionalmente menor que la expansión del volumen plasmático. Esta expansión depende en un principio de la actividad de la aldosterona, hormona que facilita la retención de agua, manteniéndose posteriormente por una mayor síntesis de albúmina, que incrementa la presión coloidosmótica del plasma y se manifiesta también por una conservación del agua a largo plazo. La práctica del ejercicio que se realiza con fines de salud mediante el desarrollo de la condición física cardiorrespiratoriametabólica (aeróbica), presentan también este tipo de beneficio.

Sistema leucocitario Ocurre un marcado incremento de los glóbulos blancos tras la realización del ejercicio. Durante los ejercicios intensos y de corta duración se observan incremento de los linfocitos. En los


ejercicios prolongados, los que se incrementan son los neutrófilos. Esta leucocitosis se atribuye a los siguientes factores: - Movilización de los leucocitos, que en condiciones normales, se encuentran marginados en la pared vascular. En última instancia, la adrenalina sería la responsable de esta desmarginación. Resulta muy marcada en atletas de maratón. - Hemoconcentración generalizada. - Respuesta inflamatoria a una lesión tisular local. Los impactos repetidos y la tensión muscular elevada podrían provocar una neutrofilia, que sería la responsable de la leucocitosis en los maratonistas. - La acidosis ha sido también implicada en la producción de leucocitosis y en la movilización de plaquetas. De esta forma ejercicios con menor nivel de acidosis, parecen provocarmenos cifras de leucocitosis. Plaquetas El entrenamiento de alta intensidad y de duración corta puede elevar las plaquetas. El ejercicio moderado y prolongado no parece modificarla.

CAM BI OS RESPIRATORI OS

La finalidad de la respiración es el establecimiento de un puente entre la sangre y el medio ambiente, con el fin de establecer un equilibrio de gases necesario para el correcto funcionamiento del organismo; con ello, el sistema respiratorio proporciona el oxígeno para el metabolismo de las células del organismo y elimina el gas carbónico que se produce como consecuencia de la oxidación metabólica. El ejercicio físico eleva el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, por lo que la ventilación pulmonar debe aumentarse con respecto a las situaciones de reposo. Además, el sistema respiratorio adquiere una importancia vital en el mantenimiento constante del equilibrio ácido-base de la sangre. (Aráoz N.) Entonces el sistema respiratorio en el ejercicio tiene 3 funciones básicas: 1) Oxigenar y disminuir la acidosis metabólica de la sangre venosa que está hipercápnica e hipoxémica. 2) Mantener baja la resistencia vascular pulmonar. 3) Reducir el paso de agua al espacio intersticial. Durante la realización de un ejercicio, los músculos necesitan generar más energía, lo que supone una demanda aumentada de oxígeno (tiene que haber un aumento en el aporte de oxígeno al alvéolo). Este oxígeno va ser transportado desde el alvéolo hasta la célula muscular por medio del sistema cardiocirculatorio (Acosta L. De la Rosa M.). Ante este aumento de la demanda de oxígeno, el sistema respiratorio va responder con un aumento de la ventilación minuto, volumen que se incrementa


actuando sobre los dos parámetros que lo determinan: aumento del volumen corriente (una respiración más profunda incrementa el volumen corriente y disminuye el volumen residual) y aumento de la frecuencia respiratoria. De esta manera, la ventilación minuto se adapta a las necesidades. 3 Durante el ejercicio intenso la frecuencia respiratoria (FR) en personas sanas puede alcanzar 35-45 r.p.m. llegando hasta 60-70 r.p.m. en deportistas de alto nivel. El volumen corriente puede llegar hasta los 2 litros. La ventilación pulmonar puede alcanzar valores 17 veces mayores que en el reposo (100 L/min) y se modifica antes, durante y después del ejercicio.2 La misma tiene 5 fases: FASE INICIAL: aumenta rápidamente la actividad respiratoria. SEGUNDA FASE: la ventilación sigue aumentando pero de forma más lenta. FASE DE ESTADO ESTACIONARIO: se mantienen constantes los niveles de esfuerzo y se estabilizan los niveles de la ventilación minuto. PRIMERA FASE DE RECUPERACIÓN : fuerte y rápido descenso de la ventilación minuto. ÚLTIMA FASE DE RECUPERACIÓN: descenso lento y sostenido hasta recuperar los valores de reposo. Fases consumo de oxigeno.

Durante el ejercicio leve o moderado el volumen espirado (VE) aumenta en forma lineal con respecto al consumo de O2 (VO2) y con la producción de CO2 (VCO2) cuyo cociente VE/VO2 es igual a 20-25. Este aumento se debe a un aumento mayor del volumen corriente en comparación a la frecuencia respiratoria. En los cambios de la ventilación minuto que se producen en un ejercicio con aumento de intensidad progresiva, se puede apreciar: Una fase precoz de desequilibrio entre las exigencias musculares y los aportes de oxígeno que es lo que se llama déficit de oxígeno (esta es la diferencia entre el oxígeno consumido durante el ejercicio y el total que se habría consumido si se hubiese alcanzado un ritmo aeróbico estable desde el principio hasta el final de la prueba).


Una segunda fase donde el aumento de la ventilación minuto está relacionado directamente con el aumento de la intensidad del ejercicio, aunque llegado un punto, se rompe ese equilibrio, aumentando mucho más la ventilación minuto que la intensidad del ejercicio. Una tercera fase donde se produce una cierta caída del volumen corriente, con lo que el aumento de la ventilación minuto (que puede llegar a 180-200 L/min en deportistas) se obtiene a expensas del aumento de la frecuencia respiratoria que aumenta de forma desmesurada, hasta alcanzar niveles de 50-60 ciclos/min. Si el trabajo es de gran intensidad, llega un momento en el que la adaptación respiratoria es insuficiente para compensar las necesidades, en cuyo caso se vuelve a crear un déficit de oxígeno y se pasa a metabolismo anaerobio apareciendo una intensa disnea. El punto de ruptura en la relación ventilación/intensidad tiene que ver con el umbral anaeróbico, y el aumento importante de la ventilación se corresponde con las necesidades aumentadas de eliminación del CO2 producido en las reacciones de neutralización del ácido láctico formado en el músculo. Por ello, el aumento de la ventilación minuto es más una respuesta al incremento en la producción interna de CO2 que al aumento de la demanda directa de O2, aunque, ambas están relacionadas. (Descrito en Respuesta Cardiorespiratoria al Ejercicio). 

Comportamiento

de

los

músculos

respiratorios: durante las

actividades moderadas, la ventilación crece según el consumo de oxígeno. Hasta una respiración de 30 L/min, el trabajo respiratorio lo llevan a cabo los músculos inspiratorios ya que la espiración es pasiva. De aquí en adelante, la espiración se torna activa, entran en juego los músculos espiratorios y, al llegar a los 100 L/min, intervienen también los músculos respiratorios accesorios. Esta participación en bloque de todos los músculos respiratorios condiciona un gran consumo de oxígeno que puede privar de éste al resto del organismo. 

Modificaciones de la frecuencia respiratoria: En los trabajos de

intensidad media y baja, los valores de la frecuencia respiratoria, una vez alcanzada la fase estacionaria, son directamente proporcionales a la potencia del ejercicio. Sólo en determinadas condiciones ambientales de calor y humedad hay frecuencias respiratorias muy altas. Es la respiración jadeante, caracterizada por movimientos respiratorios de baja intensidad y frecuencia muy alta, cuya principal función es la termorregulación. 

Aj ustes en el volumen corr iente: En los esfuerzos de intensidad baja

y media, la amplitud de los movimientos respiratorios, y por tanto el volumen corriente, aumenta con la potencia del esfuerzo. Sin embargo, a partir de un cierto nivel de intensidad de ejercicio,


correspondiente al punto donde se estabiliza la frecuencia respiratoria, el volumen corriente aumenta en forma exponencial con el incremento de la potencia. Con el entrenamiento aumenta el volumen corriente frente a un esfuerzo determinado. Aj ustes en el inter cambio de gases: Para que el intercambio de gases



aire-sangre sea el adecuado, paralelamente al aumento de los valores de la ventilación minuto, debe incrementarse también la perfusión sanguínea pulmonar. Durante el ejercicio físico aumenta el flujo sanguíneo pulmonar, lo que permite mantener así la constancia de la correlación ventilación alveolar/perfusión sanguínea pulmonar. De esta forma los volúmenes de O2 y de CO2 intercambiados entre la sangre y el aire alveolar son superiores a los valores de reposo. (Aráoz N.). En la mayoría de las personas que hacen un ejercicio intenso, la velocidad de la sangre que fluye a través de los capilares pulmonares no excede más del 50% de la velocidad de reposo. Con el ejercicio de intensidad creciente, la dilatación de los capilares pulmonares y la apertura de los canales vasculares cerrados en el reposo aumentan el volumen de sangre dentro de la circulación alveolar unas tres veces el valor de reposo. Estos ajustes reducen la exigencia de la velocidad del flujo sanguíneo para acomodar el aumento del gasto cardíaco con el ejercicio. Aj ustes en l a respir ación ti sul ar: Los factores de regulación permiten, a nivel del músculo activo, aumentar la captación de O2 transportado por la sangre y, también, la liberación del CO2 formado como consecuencia de la actividad oxidativa. En la liberación de O2 van a influir: - Ante una disminución de la pO2 tisular, aumenta la liberación del oxígeno de la hemoglobina hacia los tejidos. - Diversos factores modifican la afinidad de la hemoglobina con el oxígeno: un descenso del pH, aumento de la temperatura, aumento del CO2,..., suponen una mayor liberación del oxígeno a los tejidos. - La presencia de mioglobina en las fibras musculares permite asegurar el suministro de oxígeno en condiciones de emergencia al músculo en actividad. En la eliminación del CO2: - Existe un mayor gradiente de la pCO2 entre el tejido y la sangre. La buena solubilidad del CO2 en el medio acuoso y su alta capacidad de reacción con el H2O (se forma CO3H2), favorecen el transporte y posterior eliminación del CO2. - La desoxigenación de la sangre en el territorio de actividad aumenta la combinación de la hemoglobina con el CO2, porque la hemoglobina desoxigenada es más afín que la oxigenada. Así, se va a aumentar la 

•


capacidad de transporte de CO2 por sangre y su posterior eliminación pulmonar. (Descrito en Respuesta Cardiorespiratoria al Ejercicio). Regul ación de la ventil ación • Reposo:

Los movimientos respiratorios están regulados por el centro respiratorio que recibe información de diversas partes del cuerpo y de centros superiores del sistema nervioso central. A su vez, del centro respiratorio salen otros nervios que van a terminar en los músculos respiratorios (diafragma e intercostales). El control de la respiración automática mediante el sistema nervioso central depende de los centros respiratorios situados en el tronco cerebral y en la médula. Estos modulan la profundidad de la inspiración, establecen la actividad rítmica respiratoria e inhiben la inspiración cuando el pulmón está distendido. Los factores mecánicos, al estimular los quimiorreceptores y los mecanorreceptores aumentan la salida de la información desde estos receptores y modifican la actividad del centro respiratorio. Los quimiorreceptores: la regulación química del centro respiratorio se produce, sobre todo, por las concentraciones de O2, CO2 y variaciones del pH. Los mecanorreceptores musculares: se produce un aumento de la ventilación respiratoria antes, incluso, de empezar la actividad (excitación precompetitiva) por reflejos provenientes de los músculos implicados en un ejercicio. • Ej ercici o submáxi mo:

Durante un ejercicio submáximo los mecanismos nerviosos regulan la ventilación en cuanto se inicia el ejercicio (se puede ver, en especial, la acción de los mecanorreceptores sensibles al aumento de la tensión muscular y cardíaca); los factores humorales intervienen después, desde el momento en que la modificación de la presión arterial de oxígeno es apreciable (una vez pasado cierto tiempo de actividad física se producen modificaciones en el pH y en las concentraciones de O2 y de CO2). El lactato que se produce durante un ejercicio intenso supone una exigencia añadida a la ventilació pulmonar. Esto es consecuencia de que el bicarbonato sódico de la sangre amortigua el lactato produciendo ácido carbónico. Este ácido carbónico, en los pulmones, se fracciona en H2O y CO2; el CO2 proporciona un estímulo añadido para la ventilación. • Ej ercici o i ntenso:

En ejercicios de intensidades similares al consumo máximo de oxígeno se observa un aumento del lactato sanguíneo y una disminución del pH sanguíneo. Estas dos circunstancias son los principales mecanismos responsables del aumento de la ventilación. El CO2 producido por el metabolismo celular debe eliminarse para restablecer un valor estable de presión arterial de CO2. Los factores reguladores no químicos aumentan los ajustes de la ventilación en el ejercicio. Entre ellos la


activación cortical antes del ejercicio y el estímulo de la corteza motora cuando comienza el ejercicio, los estímulos sensitivos periféricos de los mecanorreceptores de las articulaciones y los músculos, y la elevación de la temperatura corporal. Un incremento de la temperatura corporal tiene un efecto directo estimulador sobre las neuronas del centro respiratorio, lo cual tendría importancia sólo en ejercicios de cierta duración. ( Descrito en: Respuesta Cardiorespiratoria al Ejercicio). M anteni miento del E quil ibr io Ácido-Base

La expresión ácido-base hace referencia a la concentración de hidrogeniones, en los líquidos corporales. El pH (es la unidad de medida de las concentraciones ácida y básica) de la sangre se mantiene ligeramente alcalino (7 y 7.4) y es un valor que no puede sufrir modificaciones importantes para la correcta homeostasis del organismo. Un incremento del pH (descenso de H+) se denomina alcalosis y un descenso (aumento de H+), acidosis. Los ácidos y las bases entran continuamente en la sangre, procedentes de los alimentos y del metabolismo de los nutrientes en las células. La realización de ejercicio genera siempre un aumento de la producción de CO2 y, casi siempre, de ácido láctico: existe una tendencia hacia una situación de acidosis metabólica. Durante la realización de un sprint, los músculos generan una gran cantidad de lactato y H+, lo cual reduce el pH muscular desde un nivel de reposo 7.1 más o menos (el pH del músculo es un poco más bajo que el de la sangre) hasta menos de 6.7. Esta situación de acidosis puede dificultar el metabolismo energético y reducir la fuerza contráctil de los músculos. Esto se trata de compensar, en un primer momento, con el sistema de tamponamiento químico presente en los líquidos corporales. La respuesta es rápida y como ejemplos están los sistemas de tamponamiento del bicarbonato, del fosfato y de las proteínas. (Guyton, Hall). Estas sustancias se combinan inmediatamente con cualquier ácido o base, evitando así cambios drásticos (siempre hay ligeras variaciones) en la concentración de hidrogeniones y en el pH. Los tampones están compuestos por dos tipos de sustancias, por lo que se les suele denominar parejas de tampones. La mayor parte de las parejas consisten en un ácido débil y una sal de ese ácido. La acción de neutralización es la siguiente: Ácido fuerte + base = ácido suave + otra sustancia (que puede ser agua). Base fuerte + ácido = base suave + otra sustancia Estos sistemas químicos locales se agotan con cierta rapidez, por lo que existen otros mecanismos para evitar modificaciones importantes del pH. Se trata del pulmón y del riñón, que actúan como amortiguadores o tampones físicos a medio (los respiratorios actúan en 1 ó 2 minutos) y largo plazo y que, además, potencian la actividad de los amortiguadores químicos. (Descrito en: Respuesta Cardiorespiratoria al Ejercicio)


La ventilación pulmonar desempeña ese papel de amortiguador eliminando los protones H+ de la sangre. El poder amortiguador del sistema respiratorio es aproximadamente de una a dos veces mayor que el de los tampones químicos reunidos. Con cada espiración, el dióxido de carbono y el agua abandonan el organismo a través del aire espirado. El dióxido de carbono, o CO2, procede de la sangre venosa y difunde hacia afuera a través de los capilares pulmonares. De esta forma, en la sangre arterial queda una cantidad menor de CO2 y el número de hidrogeniones que pueden formarse en los hematíes. La sangre arterial tiene por ello una menor concentración de hidrogeniones y un mayor pH que la sangre venosa (el pH medio típico de la sangre venosa es de 7.36 mientras que el de la sangre arterial es de 7.41). Cualquier incremento de los H+ libres de la sangre estimula el centro respiratorio para incrementar la respiración y el aumento de la ventilación pulmonar implica la eliminación del CO2 adicional y la disminución de la concentración de protones H+. Por otro lado, la reducción de la ventilación pulmonar implicará la formación de CO2 y el aumento de la concentración de iones H+ (y, por lo tanto, la disminución del pH). Los amortiguadores químicos y el sistema respiratorio facilitan medios temporales de neutralización de los efectos agudos de la acidosis del ejercicio. Para mantener una reserva amortiguadora constante, los H+ acumulados son eliminados del cuerpo por los riñones y por el sistema urinario. Los riñones filtran H+ de la sangre junto con otros productos de desecho. Esto proporciona un medio para eliminar los H+ del cuerpo, manteniendo simultáneamente la concentración de bicarbonato extracelular. Los riñones regulan la concentración de ion hidrógeno sobre todo aumentando o disminuyendo la concentración de ion bicarbonato en los líquidos orgánicos. Para ello se producen una serie de reacciones en los túbulos renales, incluyendo reacciones para secreción de ion hidrógeno, reabsorción de sodio, excreción de ion bicarbonato hacia la orina y secreción de amoníaco por los túbulos. (Descrito en: Respuesta Cardiorespiratoria al Ejercicio).

ADAPTACIONES RESPIRATORIAS DURANTE ELEJERCICIO La respiración es una función vital del organismo, que tiene como fin primordial el aporte de oxígeno hasta los tejidos y la eliminación de CO2 desde estos hacia el exterior. Para lograrlo, el sistema respiratorio utiliza la acción de una serie de músculos (músculos respiratorios), que producen variaciones de presión y de volumen en la cavidad torácica, posibilitando la aireación de los alvéolos. El proceso respiratorio se puede dividir en dos fases, una externa y otra interna. La respiración externa se lleva a cabo en tres etapas: - Ventilación pulmonar, que significa intercambio de aire (entrada y salida) entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares;


- Difusión y perfusión del O2 y CO2 entre los alvéolos y la sangre; - Transporte de oxígeno hasta las células y de CO2 de la sangre hasta los pulmones. Por su parte la respiración interna o respiración celular, implica la utilización del O2 y la producción de anhídrido carbónico (CO) por los tejidos, reacciones metabólicas esenciales en la producción de energía a partir de los alimentos. Todas estas etapas de la respiración están reguladas y controladas por el centro respiratorio. Algunos aspectos merecen ser recordados: - Los volúmenes pulmonares varían con la edad, el sexo, el tamaño corporal, especialmente con la altura, y deberían evaluarse solo en relación a las normas basadas en estos factores. - La ventilación pulmonar está ajustada para favorecer concentraciones alveolares de oxígeno y dióxido de carbono que aseguren la aireación adecuada de la sangre que pasa por los pulmones. - No es posible evaluar el rendimiento respiratorio en individuos sanos a partir de las medidas de la función pulmonar, siempre que estas se encuentren dentro de la normalidad, sea en personas sedentarias sanas, entrenadas o deportistas de élite. La natación y el buceo son los deportes que más incrementan la capacidad vital y disminuyen el volumen residual, debido a que los músculos respiratorios luchan contra la presión ejercida por el agua y mejoran con el entrenamiento su capacidad aeróbica. - Los volúmenes pulmonares por encima de lo normal y las capacidades pulmonares de algunos deportistas parecen ser debidas al genotipo. Esto, acompañado del entrenamiento específico de los músculos respiratorios, mejoran el rendimiento físico. El entrenamiento de los músculos respiratorios favorece el mantenimiento de altos niveles de ventilación submáxima, una vez que mejora la resistencia ventilatoria al incrementar las enzimas aeróbicas de los músculos ventilatorios. Así, se consigue un retraso en la aparición de fatiga ventilatoria, la cual está relacionada con una sensación de “falta de aire” y con un malestar local

provocado por los niveles de lactato sanguíneo. - El volumen de aire corriente aumenta durante el ejercicio, invadiendo tanto el volumen inspiratorio de reserva como el espiratorio. En una inspiración máxima, incluso cuando una persona respira con toda su capacidad vital, sigue permaneciendo aire en los pulmones. Este volumen pulmonar residual permite un intercambio continuo de gases durante todas las fases del ciclo respiratorio. - La ventilación alveolar es la parte de la ventilación pulmonar/min que entra dentro en los alvéolos y está implicada en el intercambio gaseoso con la sangre. La relación de la ventilación


alveolar al flujo sanguíneo pulmonar se denomina la relación(razón) de perfusión/ventilación. En reposo y durante el ejercicio leve, la relación se mantiene alrededor de 0,8 L. Esto indica que cada litro de sangre pulmonar se relaciona a una ventilación alveolar de 0,8 L. En el ejercicio intenso, la ventilación alveolar en personas sanas aumenta de manera desproporcionada, y la relación puede alcanzar 5,0. La ventilación pulmonar o volumen ventilatorio máximo (VVM) por minuto en reposo es de 6 L/min, aunque pudiera llegar hasta 10 litros. La fórmula para obtener el VVM es: VVM = frecuencia respiratoria x aire corriente 6 L/min = 12 x 0,5 L El aumento significativo en la ventilación/min., resulta de un aumento en la profundidad, en la frecuencia, o en ambas. Durante el ejercicio intenso, la frecuencia respiratoria de jóvenes adultos sanos aumenta normalmente de 35-45 respiraciones/min.(aunque se han registrado frecuencias respiratorias tan altas en deportistas de élite de 60-76 durante el ejercicio máximo). Volúmenes corrientes de 2 L/min son comunes durante el ejercicio. Los jóvenes sanos masculinos entrenados, alcanzan durante unejercicio intenso, un volumen ventilatorio máximo (VVM) sobrelos 140-180 L/min y las mujeres, de 80-120 L/min. La diferencia disminuyeen las deportistas de alto rendimiento. Se han reportadovalores de 200 L/min en deportistas varones de alta competición.Descienden en enfermos con patología obstructiva hasta un 40%de lo considerado normal para su edad y superficie corporal.

REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN DURANTE EL EJERCICIO La realización de ejercicio produce modificaciones en la dinámicarespiratoria que se traducen en polipnea e hiperpnea (aumentoen la frecuencia y amplitud respiratorias, respectivamente); con ello se pretenden satisfacer las grandes necesidades de oxígneoexistentes durante la actividad física. Normalmente, existe una faseprecoz de desequilibrio entre las exigencias y los aportes, que esla deuda de oxígeno. Cuando la demanda es satisfecha, entra en unafase de equilibrio entre la captación y el consumo de oxígeno. Si eltrabajo es de gran intensidad, llega el momento en que la adaptaciónrespiratoria es insuficiente para compensar las necesidades. Enese caso, se vuelve a crear una deuda de oxígeno, se pasa al metabolismoanaeróbico y aparece una intensa disnea (sensación de dificultadpara respirar). En las competiciones deportivas, suele realizarse un trabajomáximo que crea rápidamente deuda de oxígeno, desembocandoen el metabolismo anaeróbico, lo cual puede acarrear un rápida depleción cuando las necesidades de oxígeno superan ampliamente los aportes. Aunque aumentan tanto la frecuencia como la amplitud respiratorias,es ésta última la que más aumenta, siendo denominada hiperpnea del ejercicio.


Previo al ejercicio, de la misma forma que ocurre en el sistema cardiovascular, ocurren fenómenos de pre-arranque, incrementándose el volumen ventilatorio espiratorio (VVE) a expensas de la frecuencia respiratoria, principalmente. Durante actividades de tipo moderado la ventilación crece enrelación al VO2. En una respiración hasta de 30 L/min, el trabajo respiratoriolo llevan a cabo los músculos inspiratorios, una vez que la espiración es pasiva, debido a la elasticidad toracopulmonar. De aquí en adelante, la respiración se torna activa, entran en juego los músculos espiratorios, y al llegar a los 100 L/min intervienen también los músculos respiratorios accesorios. Esa participación en bloque de todos los músculos respiratorios condicionan un VO2 que puede privar de oxígeno al resto del organismo, o sea, la movilización de aire durante el esfuerzo físico consume O2, lo que constituye un limite ventilatorio para la realización del trabajo. En individuos entrenados, ese límite llega a los 150-200 L/min; la movilización de cualquier volumen adicionado requeriría unos aportes de O2 que repercutiría sobre el rendimiento del organismo. Una conclusión práctica es que la realización de un trabajo aeróbico máximo nunca desarrolla niveles extremos de ventilación pulmonar. Por otra parte, la ventilación es limitada por la circulación,es decir, por el tiempo que el eritrocito permanece en contacto con la barrera hematogaseosa y puede captar O2 alveolar(hematosis). La regulación de la respiración durante el ejercicio es el resultado de la combinación de factores neurales y químicos: - Regulación de origen nervioso pre-ejercicio (similar al sistema cardiovascular), lo que aumenta el incremento ventilatorio antes del ejercicio a partir de información de las regiones de la corteza motriz que estimulan las neuronas respiratorias medulares. - Una respuesta refleja, cuyo origen se encontraría en la estimulación de los quimiorreceptores y de los mecanorreceptores musculares. - Incremento de la temperatura muscular, tiene un efecto estimulador sobre las neuronas del centro respiratorio, lo cual tendría relevancia en ejercicios de cierta duración. - Más tarde, los metabolitos procedentes de los músculos (CO2, ácido láctico) estimulan, directamente los mediadores (H+), los quimiorreceptores aórticos y carotídeos, y hasta los mismos centros respiratorios, aumentando la ventilación. Como tardan cierto tiempo en producirse, no pueden ser la única causa de hiperventilación. Además, su presencia no es suficientemente potente para desencadenar las modificaciones que se producen en un ejercicio vigoroso. - La presión de oxígeno (PO2) aumenta y no constituye un estímulo para la ventilación.


- La hiperventilación produce un descenso de la PCO2, circunstancia que inhibe la hiperventilación. Entre tanto, esos factores estimulantes sufren oscilaciones entre el final de la inspiración y el final de la espiración (PCO2 capilar y alveolar, másalta al final de la espiración y más baja al final de la inspiración). Esto, asociado a un probable incremento en la sensibilidad de los quimiorreceptores periféricos, provoca parte del estímulo hiperventilatorio durante el ejercicio.

REGULACIÓN RESPIRATORIA DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE DURANTE EL EJERCICIO El pH de la sangre se mantiene ligeramente alcalino (7,4), cualidad que no puede sufrir modificaciones importantes para la correcta homeostasis de nuestro organismo. La realización del ejercicio genera siempre un aumento en la producción de CO2 y casi siempre de ácido láctico, con un aumento de la concentración del ión hidrógeno (H+); por eso, durante el ejercicio hay una tendencia a la acidosis metabólica. Eso puede ser compensado con sistemas amortiguadores, presentes en nuestros líquidos corporales, como son el tampón (amortiguador) bicarbonato, el fosfato, y las proteínas plasmáticas. Esos sistemas químicos se agotan con cierta rapidez, por lo que necesitan de amortiguadores físicos, como los pulmones y los riñones, los cuales actúan a medio y largo plazo, y, además de eso potencian la actividad de los amortiguadores químicos. Cualquier aumento de los H+ en los líquidos extracelulares y en el plasma, estimula el centro respiratorio y provoca una hiperventilación. Eso reduce rápidamente el CO2 de la sangre que sale con el aire espirado y facilita la recombinación de H+ con CO3H – desapareciendo valencias ácidas del medio. La magnitud potencial del pulmón como amortiguador se ha estimado como el doble de todos los amortiguadores químicos juntos. El entrenamiento anaeróbico permite desarrollar en el deportista una adaptación y soporta niveles más altos de ácido láctico y más bajo de pH, que los que podía soportar antes del entrenamiento. En resumen, los principales mecanismos que operan durante la regulación de la ventilación pulmonar son: - Los centros respiratorios en la región tronco encefálica, que establece la frecuencia, y la profundidad de la respiración. - Los quimiorreceptores centrales (en el bulbo), que responden a las alteraciones de CO2 y H+. Cuando cualquiera de los dos, aumentan, el centro respiratorio intensifica la respiración. - Receptores periféricos en el arco de la aorta y en la bifurcación de la arteria carotídea, que responden a modificaciones de oxígeno, más también de CO2 y de los H+. Durante el ejercicio la ventilación aumenta casi inmediatamente, debido a la actividad muscular que estimula el centro respiratorio.


A eso, le sigue un aumento gradual por elevación de la temperatura y de las alteraciones químicas en la sangre arterial producidas por la actividad muscular. - Entre los problemas asociados con la respiración durante el ejercicio, se encuentran: disnea, hiperventilación y la ejecuciónde la maniobra vasalva. Disnea (respiración corta) • Sensación de disnea durante el ejercicio. Eso se presenta con mayor frecuencia

en personas con mala condición física que intentan hacer ejercicios intensos. • Se incrementa de forma importante las concentraciones de CO2 e H+. • Envían estímulos fuertes al centro respiratorio, para aumentar la frecuencia y la

profundidad de la ventilación. • Esos individuos no presentan una respuesta adecuada para restablecer la

homeostasis normal, por el mal acondicionamiento de los músculos respiratorios. Hiperventilación • Produce un incremento de la ventilación, que aumenta la necesidad metabólica

de oxígeno, lo que en condiciones de reposo reduce el PCO2 en la sangre arterial de 40 a 15 mmHg. Ese comportamiento también reduce H+, con incremento del pH (alcalosis). • Incremento de la PO2 alveolar, no aumentando el PO2 en sangre, ya que la

sangre que sale de los pulmones, está saturada con O2 al 98%. • La respiración rápida y profunda puede provocar mareos e incluso pérdidas de la conciencia, por la sensibilidad de la regulación a través del sistema respiratorio, del CO2 y del pH. Ejemplos en el deporte: - Natación: hiperventilación antes de la competición con la finalidad de mejorar la mecánica de las brazadas durante los primeros 8-10 segundos del evento. Esto es una desventaja segura a partir de los 200 metros, pues caen los niveles de PO2, lo que dificulta la oxigenación muscular. - Inmersión y deporte subacuático : peligroso, pues el O2 en la sangre cae críticamente, antes de que la acumulación del CO2 indique que se debe subir a la superficie. Maniobra de Vasalva Ocurre cuando se intenta levantar un objeto pesado, o cuando la persona intenta estabilizar la pared del tórax. Eso ocurre por: • Cierre de la glotis. • Incrementa la presión intraabdominal, contrayendo de forma forzada el

diafragma y los músculos abdominales. • Incrementa la presión intratorácica, contrayendo de manera forzada los músculos

respiratorios. Todo lo que fue mencionado anteriormente, disminuye el retorno venoso, colapsando las venas grandes. Cuando se mantiene durante un tiempo prolongado, el volumen de sangre que regresa al corazón, disminuye, reduciendo el gasto cardíaco, lo que es muy peligroso para pacientes con enfermedades

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