Actividad Física y Sistema Endócrino El Sistema Endocrino comprende un vasto y complejo sistema biológico de células, tejidos y mediadores bioquímicos que exceden el concepto clásico de explicarlo como un conjunto de glándulas y hormonas.
Esto se debe a la multiplicidad de receptores comunes presentes en células y tejidos aparentemente
tan
disímiles
como
el
Sistema
Nervioso
y
el
Sistema
Inmune.
Del mismo modo sustancias producidas por estos sistemas y no sólo por células glandulares se comportan como mediadores aptos para influir a nivel endócrino. La Actividad Física en general y el Deporte son estímulos capaces de activar y modificar la actividad endócrina, siguiendo diversas vías, para una mejor adaptación física y psíquica y así acceder a la posibilidad de lograr un rendimiento adecuado a la exigencia planteada. Por supuesto que estos estímulos deben estar adecuados a cada individuo y todas sus características personales de edad, sexo, salud, peso, etc. para que puedan encuadrarse en un nivel de carga que denominamos Euestrés, tal como se explica a continuación. El Estrés es una carga o tensión que actúa sobre una estructura y se aplica a la fisiología humana como al estímulo o conjunto de estímulos que actúan sobre un individuo a nivel integral físico y psíquico. Cuando estas cargas pueden asimilarse y elaborarse adecuadamente producen una mejor adaptación, una respuesta cada vez más eficaz al medio y sus requerimientos y constituyen el Euestrés. Pero si sobrepasan esta capacidad el resultado es el d eterioro de la salud y se denomina Disestrés. El sistema endocrino está profundamente vinculado e influido por estas dos situaciones: la de euestrés y disestrés. Si relacionamos al ejercicio con el sistema endocrino debemos evaluar que su influencia va estar condicionada por los niveles de frecuencia e intensidad con que se lleven a cabo los programas de actividad física o práctica deportiva. Esta relación se puede ilustrar muy esquemáticamente en el siguiente
gráfico.
Esta curva obedece a la demostración experiencial de que niveles de volúmenes, intensidad y frecuencia en la práctica de la actividad física comprendidos entre la capacidad del simple aficionado hasta la del deportista de alto rendimiento pueden llevar a un óptimo rendimiento o a trastornos
endocrinos
que
se
ponen
de
manifiesto
en
diversos
cuadros
clínicos.
Existen múltiples estudios, fórmulas y tablas que permiten ubicar estos porcentajes de actividad física de acuerdo a quien la realice. Tal vez una de las formas más simples y elementa les sea la de tener en cuenta la frecuencia cardíaca máxima de acuerdo a edad y sexo y hacer coincidir la medida del esfuerzo con esos mismo valores porcentuales en la determinación del número de latidos por minuto a través de la medida del pulso periférico. El sedentarismo no sólo resta funcionalidad al aparato ósteo-músculo-articular, sino que además promueve la dislipemia, el aumento a la resistencia a la insulina, la hipertensión arterial, el sobrepeso, alteraciones del sueño, etc. A tal punto que también puede considerárselo un factor que lleva al cuadro de estrés. Entre el 50% y el 70% de una actividad aeróbica predominante se encuentran los mayores beneficios por la estimulación de la expresión de Hormona de Crecimiento o Somatotrofina, Tirotrofina, Testosterona, y disminución de la resistencia a la Insulina. Por ejemplo 30 minutos de ejercicio aeróbico continuo aumenta la tasa metabólica en un 10% durante las 24 horas siguientes a su realización. En el otro extremo de la curva, la sobrecarga física (que es también psíquica: ansiedad desmedida por mejorar el aspecto físico, ansiedad competitiva, etc.) actúa como estresante ya que mantiene elevados por encima de los valores fisiológicos los niveles de cortisol y de su ritmo circadiano, lo cual conlleva una sobreactivación del eje neuroendócrino Hipotálamo-Hipófiso-Suprarrenal, principal protagonista de la activación de la cascada del estrés. Obviamente que los cuadros descriptos precedentemente influyen también en el sistema inmune y
en el sistema nervioso, ya sea aumentando su actividad específica cuando el ejercicio físico es adecuado, redundando en una buena respuesta ante desafíos infecciosos e incluso tumorales en el caso de la inmunidad y mejorando la actividad intelectual y todas distintas manifestaciones del sistema nervioso.Opuestamente estos sistemas se ven afectados negativamente cuando el individuo se acerca a alguno de los extremos de la curva, por eso podemos decir que tanto el sedentarismo como la sobreexigencia física son deletéreos. Podemos analizar la influencia de la actividad física y el deporte sobre la expresión de múltiples mediadores y la capacidad funcional de receptores distribuidos en toda la economía con capacidad de modificar la respuesta endocrina. La actividad física moderada que podemos ejemplificar por la realización de una marcha diaria a paso vivo de 3 o 4 km estimula desde la capacidad funcional de las neuronas en forma generalizada, incluso retrasando el envejecimiento, hasta la promoción de hormonas de efecto anabólico como la Hormona de Crecimiento o Growth Factor(GH), mencionada ya anteriormente. La GH a su vez estimula al hígado para la expresión de otro factor de crecimiento denominado IGF-1 (Insulin-like – Growth Factor-1) con esfecto neurotrófico positivo. El incremento con el ejercicio de GH puede llegar hasta 40 veces su nivel basal y se normaliza nuevamente en 30 a 40 minutos. Haciendo referencia a otra hormona: la Somatotrofina Hipofisaria (STH) sabemos que posee fisiológicamente un ritmo circadiano sobre el cual influye l a actividad física, el sueño y el ayuno, por la hipoglucemia que comporta. Este evolución diaria está esquematizada en la siguiente curva.
Otra hormona con múltiples funciones y con un rol preponderante en el proceso del estrés es el Cortisol.
Una actividad física de moderada intensidad o de menos de 45 minutos de duración no produce
efectos significativos sobre su liberación. Esfuerzos que superen dicha intensidad y o se prolonguen en el tiempo por encima de la marca mencionada y sobre todo si se realizan en forma repetida llevan a incrementar ostensiblemente sus valores dosables tanto en plasma, saliva u orina. Este aumento del Cortisol incide en la expresión de otras hormonas. Así la Testosterona, en la actividad física intensa y de larga duración se ve disminuida por acción de la hipercortisolemia, llevando de horas a días su normalización. A continuación veremos los valores de Cortisol en distinto fluidos biológicos: Niveles normales de Cortisol:
Plasma:
4 a 9 mcg/dl en la mañana Menos del 50% en la tarde
Orina:
10 110 pg/ml
Saliva:
100 a 300 nmol/l en la mañana
El objetivo de este capítulo es tener el concepto de que el ejercicio físico es el modulador fisiológico más potente del sistema endócrino, no solamente para adecuar el organismo específicamente a las exigencias impuestas, sino también para mantener la homeodinamia fisiológica de toda la economía.
Gasto Energético. Actividad Física || Adaptación fisiológica al ejercicio físico El ejercicio físico necesita la colaboración de varios óganos y sistemas, no solamente para soportar las fases de actividad aguda, sino también para adaptar su respuesta al entrenamiento. De esta forma mejora la performance. El sistema esquelético-muscular, bajo el control de la corteza motórica cerebral, dirige la locomoción del cuerpo humano. Las contracciones coordinadas y concertadas de las células musculares esqueléticas estimulan al sistema óseo para realizar diferentes movimientos. La contracción de las células musculares esqueléticas se realiza con intervención de ATP, que a su vez es generado por una mezcla de carbohidratos, grasas y aminoácidos, que proceden de varios depósitos endógenos asi como de fuentes exógenas. El sistema cardiovascular proporciona el transporte de hormonas, nutrientes y oxígeno para que el organismo puedar soportar la actividad física, al mismo tiempo que remueve del músculo una serie de deshechos ( p.e.calor y Co2)Hormonas, tales como epinefrina, glucagon, cortisol, tiroideas y hormona del crecimiento, crean un ambiente metabólico que soporta la actividad física, en el marco de la homeostasis corporal. El sudor, como actvidad exocrina, favorece la eliminación del excesivo calor, y el sistema renal ayuda
a regular el balance de líquidos y electrolitos, asi como la presión sanguínea. El aumento del gasto energético total (TEE) durante y tras el ejercicio se debe a un aumento del metabolismo en el interior de las propios músculos que trabajan. Aún más, dependiendo de la intensidad y duración del ejercicio, junto con la masa esquelética afecta, TEE p uede aumentar varios cientos de kilocalorías para conseguir la recuperación postejercicio y los mecanismos de adaptación. Aunque la mayor parte de la energía aumentada y gastada durante el ejercicio se atribuye a los músculos que se activan, el metabolismo en el interior de varios órganos ( p.e.: corazón, pulmones) debe también aumentar para soportar la actividad desarrollada. Fibras musculares en los humanos Se consideran dos tipos principales de clases con arreglo a como desarrollan su tensión, al parecer como expresión de su diferente contenido de la isoenzima miosina ATPasa. Las fibras Tipo I necesitan aproximadamente 110 mseg para generar su máxima tensión, mientras que las fibras Tipo II pueden generar tensión máxima en unos 50 msec. Las fibras Tipo II tambien se conocen como de contración rápida (FT) y a las fibras Tipo I se les conoce como fibras de contracción lenta (ST). Como término medio, la mayoría de los músculos contienen un 50% de fibras ST, 25%, de FTa, 22 a 25% de FTb y 1 a 3 % de FTc. Más allá de sus características en cuanto al desarrollo de la tensión, las fibras FT y las ST pueden distinguirse por otras características intracelulares y extracelulares. Las fibras ST tienen una relativamente alta capacidad de flujo sangíneo, mayor densidad capilar, un contenido relativamente mayor de mitocondrias y mioglobina. Las fibras ST producen la mayoría de su ATP via oxidación de los sustratos de energía, tales como ácidos grasos y piruvato derivado de la glicolisis. Mientras el flujo sanguíneo es suficiente, la fibras ST son generalmente resistentes a la f atiga. Contrariamente, la fibras FT son mucho más glicolíticas y tendentes a la fatiga precoz. Mientras que inferiores a las fibras ST en su capacidad oxidativa, las fibras FTb tienen más mitocondrias, mioglobina y capilarización, que otras fibras FT. Adaptación hormonal al ejercicio físico agudo y al entrenamiento. En el humano sano, el ejercicio es la perturbación fisiológica más potente. El sistema endocrino debe adaptarse, no solamente a soportar las aumentadas exigencias metabólicas del músculo en ejercicio, sino también para mantener la euglucemia y otros aspectos de las homeostasis. Los factores endocrinológicos que se modifican durante un ejercicio agudo, asi como aquellos que potencialmente se adaptan como efecto del entrenamiento, incluyen catecolaminas, insulina, glucagon, ACTH, cortisol, GH y endorfinas. Una posible explicación de la adaptación hormonal precoz al entrenamiento de endurancia puede ser que, como el glucógeno intramuscular y los depósitos de triglicéridos aumentan y las fibras entrenadas se oxidan con más facilidad, exista una menor necesidad de la glucosa circulante procedente del músculo en trabajo. De esta forma, a pesar de la reducción de la respuesta de la insulina a una sobrecarga de glucosa, la tolerancia a la glucosa puede mejorarse con el entrenamiento, probablemente debido a un aumento significativo de GLUT4. Metabolismo de los carbohidratos y ejercicio físico Las fuentes de combustibles para el músculo en fase de trabajo proceden de los depósitos de los tejidos y de los circulantes carbohidratos, grasas, y aminoácidos. Además, la ingestión de nutrientes energéticos tales como glucosa, polímeros de glucosa, fructosa, grasa y ciertos aminoácidos pueden ser importantes fuentes de energía para soportar los episodios de ejercido físico asi como la correspondiente preparación de la fase de recuperación de dichos brotes. La cantidad total de carbohidratos del cuerpo humano se encuentra alrededor de unos 500 g o sea, unas 2000 kcal. El catabolismo de los depósitos de glucógeno hepático,y la subsecuente liberación de glucosa en la circulación, es el principal mecanismo homeostático para mantener las cifras normales de glucosa. Durante el ejercicicio, este mecanismo soporta la actividad muscular manteniendo la glucosa circulatoria. Además de la glicogenolisis, los hepatocitos producen tambien glucosa a partir de sustratos tales como lactato, glicerol, alanina y otros aminoácidos. Los depósitos hepáticos de
glucógeno son también una fuente de glucosa para las células musculares en las que se almacenan. De hecho, esta fuente de energía es extremadamente importante durante el entrenamiento y la competición, especialmente si aumenta la intensidad de los epidosios de actividad física. Puesto que las células musculares no producen glucosa-6-fostatasa, la meta final del glucógeno derivado de glucosa-6-fosfato es la de entrar en el proceso de glicolisis en el interior de la célula. El estado de los depósitos de glucógeno muscular, al comenzar una actividad física o competición, es uno los factores que mayor influencia tienen sobre el resultado. Se admite que una comida que contenga carbohidratos realizada antes de un ejercicio, es beneficiosa si maximaliza dichos depósitos. Pero además, el momento en que se realiza dicha comida es básico. Una comida rica en carbohidratos, consumida entre 2,5 a 5 horas antes de la competición hará que aumenten los depósitos de glucógeno. Grandes comidas o aquellas que contienen gran cantidad de grasa deben consumirse unas 4 horas antes de la competición. Estas recomendaciones están basadas en los efectos que tienen los diferentes tipos de comidas sobre el ritmo de evacuación en el estómago y el de absorción intestinal. Comidas más pequeñas, consistentes principalmente en carbohidratos, puede consumirse cercanas a la competición. Metabolismo de los triglicéridos y de los ácidos grasos y ejercicio físico Los depósitos de triglicéridos de los adipocitos proporcionan ácidos grasos libres (AGL) asi como glicerol, compuestos que son utilizados durante la actividad física. En los adipocitos, la lipasa sensible a hormonas hidroliza las uniones éster existentes entre el glicerol y los ácidos grasos de los triglicéridos. Esta enzima lipasa, se activa estimulada por hormonas catabólicas tales como epinefrina, glucagón y cortisol. Los AGL liberados de los adipocitos circulan en sangre hasta llegar al músculo unidos a albúmina y el glicerol, tras su paso por la sangre llega al hígado, en donde puede utilizarse en el proceso de gluconeogénesis. La mayor parte de los triglicéridos del cuerpo humano se almacenan en los adipocitos, mientras que una pequeña cantidad de la grasa se encuentra en el tejido muscular. Sin embargo, los triglicéridos del músculo esquelético son importantes contribuyentes energéticos para dicho tejido, especialmente durante el ejercicio físico. Independientemente de su fuente, los AGL deben activarse dentro de las células musculares antes de su oxidación para liberar energía. Acil CoA se forma, en el citosol, a partir de los ácidos grasos de cadena larga, mientras que los ácidos grasos de cadena corta se activan en la mitocondria. Una vez en el matriz de la mitocondria, los ácidos grasos experimentan una beta-oxidación, produciendo NADH y FADH2, que transfieren electrones a la cadena de transporte para generar ATP. Además, el producto final de la mayor parte de la oxidación de los ácidos grasos, acetil CoA, pasa al ciclo de Krebs. Por tanto, es grande la energía potencial de la oxidación de los ácidos grasos. Por ejemplo, la oxidación del palmitato proporciona 129 molécilas de ATP. El entrenamiento mantenido aumenta la potencial oxidación de los ácidos grasos de la fibras entrenadas. Los principales factores que se incluyen en esta adaptación son el aumento en el número y tamaño de las mitocondrias junto con el incremento de la actividad de beta-OH-acil CoA dehidrogenasa, principal enzima de la beta-oxidación, asi como de enzimas que participan en el ciclo de Krebs. También, el aumento de la capilarización favorece el aumento de oxígeno y de nutrientes. Importa señalar la diferencia existente entre las fibras ST y las FT, también como resultado del entrenamiento. Puede producirse un contenido de triglicéridos 5 veces más en las fibras ST que en las FT. Metabolismo de las proteínas y de los aminoácidos y ejercicio físico Los aminoácidos derivados de la proteína muscular esquelética son una fuente potencial de energía durante el ejercicio flisico. Un hombre de 70 kg de peso contiene un 40% de músculo esquelético lo que significa 12.000 a 13.000 g de proteína corporal. S in embargo, no más del 3-4% de dicha proteína se incorpora al proceso metabólico, lo que limita la disponibilidad de aminoácidos. Sin embargo, en relación con los hepatocitos, las células musculares esqueléticas muestran una mayor capacidad para metabolizar los aminoácidos de cadena ramificada, via alfa-ceto ácido-dehidrogenasa. El músculo esquelético es también capaz de sintetizar glutamina via glutamina sintetasa. Durante una corta duración de un ejercicio de máxima intensidad la contribución de la proteína muscular a la producción de ATP es escasa. Sin embargo aumenta si el ejercicio es prolongado o
repetido, debido principalmente al incremento del cortisol circulante. Vitaminas, minerales y ejercicio físico No se conoce bien la relación entre vitaminas, minerales y ejercicio físico, aunque es bien sabido que tanto las vitaminas como los minerales participan en el metabolismo energético tanto durante el ejercicio físico como en el proceso de su recuperación y adaptación. Tambíen estos nutrientes intervienen en el metabolismo de las proteínas y del tejido concetivo, función neurológica, producción eritrocitaria y funciones inmunes y antioxidantes. Por tanto, la alteración de una o más vitaminas y/o minerales puede afectar de forma importante la actuación. Es de suponer que los entrenamientos continuados requieran aportes diarios de dichos nutrientes Agua y ejercicio físico El volumen plasmático tiende a disminuir durante la realización de una serie de ejercicios físicos, como consecuencia del aumento del sudor, asi como de la redistribución que realiza el agua al pasar del compartimento vascular a los espacios intersticiales. Proceso que se incrementa en dependencia de la intensidad del ejercicio físico, la duración, la temperatura ambiental y la humedad. El intercambio entre los espacios intersticiales se lleva a cabo en los primeros minutos en los que se realiza la acitividad física y se interpreta como resultado del aumento de la presión arterial, de la presión hidrostática en los capilares y del aumento de presión oncótica. La hipohidratación del plasma o la hipovolemia puede significar importantes reducciones en la actuación atlética. Prácticas nutricionales para aumentar la performance física Los atletas continuamente buscan los medios con los que pretenden que aumente su trabajo físico. La mayoría de las prácticas que realizan no tiene un sustrato científico que las avale y son dudosos su resultados. La prácticas ergogénicas más habituales son: sobrecarga de glucógeno, sobrecarga de bicarbonato, ingestión de cafeína y suplementación de nutrientes.
