Fisiología del Ejercicio y Medicina deportiva
Por
: Carlos
Saavedra, M.Sc.
INTRODUCCION
En el año 1979, la Organización Mundial de la Salud edito su primer libro titulado Habitual Physical Activity and Health en que hacía comprender a la comunidad científica de la importancia de estimular al metabolismo energético de manera periódica con el fin de contribuir al balance calórico, el que estaba siendo alterado por la disminución significativa del gasto calórico diario o de la actividad física cotidiana y sin embargo la población estaba comiendo lo mismo que hace algunas décadas pero tenía una mayor cantidad de energía gastada por el movimiento ya sea en el ámbito laboral , escolar, hogareño y también en la forma de pasar el tiempo libre la que hoy esta siendo tecnificada y requiere de menor gasto energético.
En
este libro, también se podía de manera muy somera visualizar los efectos
del ejercicio físico diario sobre el aparato cardiovascular, sobre el
metabolismo óseo y muscular , sobre el sistema respiratorio y por
supuesto
sobre la composición corporal, específicamente en relación a la
cantidad de tejido adiposo acumulado debido al desbalance energético
producido para el exceso de ingesta en relación al gasto que demandaba la
actividad diaria.
La
OMS no estaba haciendo esfuerzos inútiles en esa época, muy por el
contrario, se estaba anticipando a la difícil situación en que se
encuentra hoy un porcentaje
mayor del 45% de la población y también al pronostico que se espera en
20 años mas ya que con niños obesos, diabéticos e
hipercolesterolemicos, jóvenes sedentarios, adultos estresados y hombres
y mujeres viviendo hasta los 85 años de edad, o hay que ser adivino para
visualizar que el panorama no es muy alentador. Esta presentación
permitirá al lector formarse una imagen de los efectos y las causas del
ejercicio físico y del entrenamiento físico propiamente tal en la salud
de los seres humanos.
*Conferencia Mensual de la Sociedad Chilena de Biología dictada en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Católica de Chile. Agosto del 2000.
"No
existe ninguna situación que ponga al hombre en una condición tal como
el ejercicio físico. Nada queda ausente y en pocos minutos la biología,
dependiendo del parámetro fisiológico que se observe, eleva su actividad
en mas de 20 veces en relación al estado de reposo. Desde el impulso
nervios hasta la glándula sudorípara se conectan por intermedio de una
serie mecanismo en que corazón, pulmones y enzimas musculares quedan
integradas y finamente reguladas bajo el control endocrino u hormonal,
con un solo fin, el satisfacer las necesidades energéticas del músculo
y reestablecer constantemente
las variables rígidas del medio interno como son temperatura y pH.".
Estas fueron las palabras del Dr. Hector Croxatto, fisiólogo, premio
Nacional de Ciencias y Premio Bernardo Houssey
quien hoy a los 94 años de
edad va diariamente al laboratorio de Fisiología de esta casa de estudio
para supervisar sus investigaciones sobre la hormona cardiaca reguladora
del estado de hidratación del ser humano. Estas palabras fueron
pronunciadas en 1977 cuando fuera fundada la Academia de Ciencias de la
Actividad Fisica de Chile. El Dr. Croxatto nos estaba
acercando al fenómeno del ejercicio dejando de lado el rendimiento
deportivo y otorgándonos la posibilidad de estudiar al ejercicio no en
relación a sus efectos sino mas bien invitándonos a ver las causas
fisiológicas y bioquímicas que provocan un determinado cambio en la
capacidad funcional de un sistema, de un órgano, de una célula y todos
los cambios intracelulares que allí ocurren con el ejercicio. Estos
cambios son en definitiva los que van a modificar las proteínas tanto
estructurales como funcionales de la célula y que permitirán aumentar su
capacidad funcional de cada una de ellas. Este fenómeno es el que va a
provocar un efecto protector y preventivo en la salud del ser humano. Para
una visión mas en detalle de
cómo la fisiología se integra ante el ejercicio físico debe observarse
el esquema publicado en otro articulo publicado recientemente: Guía
practica de ejercicio físico para pacientes sedentarios. Pag. 4.
MORTALIDAD
Y MORBILIDAD
No
cabe duda que las publicaciones de Paffenberg y Blair han sido un estimulo
enorme para los fisiólogos del ejercicio al poder demostrar en mas de
18000 individuos que las muertes y enfermedades producidas por las
alteraciones metabólicas, los antecedentes hereditarios y el sobrepeso
quedan un poco sujetas al nivel de la condición cardiorespiratoria del
sujeto, es decir, que sujetos gordos pero con buena condición física
poseen menos probabilidades de enfermar o morir que flacos pero con mala
condición física. Lo mismo esta demostrado para hipertensos, diabéticos
y enfermos cardiovasculares en que con el solo hecho de poseer una buena
capacidad física de trabajo, están menos expuesto al riesgo de
enfermedad o muerte que sus pares pero en mala condición física.
Si
observamos el esquema a continuación podemos ver claramente esta situación
en que se comparan sujetos de un índice de masa corporal (IMC) entre 19 y
34 y que al observar que los de masa corporal mayor pero con buena condición
física poseen significativamente , casi un 40%, una menor probabilidad de
enfermar o morir que sus pares pero con menor índice de masa corporal. El
titulo de esta publicación es sugerente ya que pregunta :¿Es
lógico considerar el factor de riesgo de muerte sin medir la condición física?.
Esta misma pregunta deberá efectuarse para el IMC: ¿Es lógico
considerar el IMC por si solo sin adjuntar el porcentaje de tejido
adiposo?. El cuadro a continuación debe estudiarse con calma y reflexión
comparando las columnas de un color con la otra del mismo color
pero con diferente condición física.
MORBILIDAD Y MORTALIDAD CONSIDERANDO
EL CARDIORESPIRATORY FITNESS
Mala, Regular y
Buena : Referidos a
la capacidad
funcional cardiorespiratoria
American
College of Physicians
American
Society of Internal Medicine
S.
Blair., Ann. Intern Med. 1999; 130:89-96
Ref:
CVD
Prevention. 1998;1:123
- Am.J. Epidemiol.1989;129:1145 -
JAMA.1996;276:205 -
JAMA.1984;252:487 - J.Clin.Epidemiol..1997;5:16
(Adaptado
por Saavedra,C. , M.Sc)
SER
HUMANO Y EJERCICIO
Antes
de la gran pregunta que se hizo el American College of Sport Medicine el año
80: ¿Cuál
es la cantidad y calidad de ejercicio recomendado para el desarrollo y
mantencion de la condición física en adultos sanos? y que hoy habría
que hacerla apuntando a
¿Cuál es la cantidad y tipo de ejercicio para obtener beneficios específicos
en salud?, creo que es pertinente citar una frase que se refiere al
gran problema del ejercicio en el ser humano y que es como adherir al
individuo a un estilo de vida físicamente activo, como convencerlo de que
esta practica es sistemática y para toda la vida. Los graves problemas en
Promoción y Prevención en salud es la falta de adherencia al plan de
ejercicios. Al respecto uno de los grandes pensadores y observadores del
mundo moderno dijo:
"
Hay días en que amanezco con ganas de hacer ejercicio, esos días me quedo
en cama hasta que se me pasen" : Woody Allen. Y
la verdad es que gráfica claramente la idiosincrasia de nuestra población
sedentaria. Mientras tanto los fisiólogos luchan en los países
desarrollados por "reinsertar" el ejercicio en la especie, ya que
se le esta aconsejando caminar como si esto no fuera inherente a la especie.
Genéticamente estamos hechos para el movimiento y de diversas intensidades
por lo que indicar una actividad como algo "nuevo" es absurdo por
lo que el problema de adherir al ser humano al ejercicio físico es una
actitud de recuperación de algo perdido y no de adquirir algo nuevo.
Desde
un punto de vista mas practico, indicar ejercicio como opcional por parte de
la medicina es también una falta de criterio y de dimensión justa de la
realidad del ser humano Es simplemente dejar la posibilidad que el ejercicio
sea algo anexo y dar paso al sedentarismo como una opción lógica de
vida. Es como decirle al paciente: si quiere tome un poco de agua, le va
hacer bien, como si el agua no fuese un elemento fundamental en la vida de
cada uno. Si deja el agua enferma, si deja el ejercicio también enferma,
entonces porque exigir agua y no ejercicio con la misma intensidad.?
Esto
lleva a pensar que uno de los factores que es causa y culpa de la expansión
del sedentarismo es la mala transmisión intelectual por parte del medico y
de profesor de educación física de la importancia y los riesgos de hacer y
no hacer ejercicio respectivamente. El medico como profesional mas escuchado
y al que mas se le hace caso ya que con el esta en juego la
vida o la muerte, es
quien debería exigir ejercicio físico con mayor intensidad al igual como
lo hace con la prescripción de un medicamento.
Para
tales efectos debemos cambiar cosas básicas: Los curriculum de estudios del
profesorado de educación física ya que aun existen programas destinados a
formar profesionales para cubrir necesidades
que la sociedad actual no tiene y por parte del medico incluir un
poco mas de ciencia en el hombre en movimiento, sano y vertical y no solo en
el enfermo, inactivo y horizontal.
El profesor esta mal orientado y el medico no sabe de ejercicio ( Per Olof
Astrand 1992) .
LA
SOCIEDAD AMERICANA DE FISIOLOGOS DEL EJERCICIO
Esta
Sociedad surgida en 1998 es una necesidad que la población requiere. Esta
dedicada principalmente a clarificar los conceptos de kinesiólogo,
fisiatra, fisiólogo y trata de hacer comprender que el problema de las
enfermedades provocadas por el sedentarismo y el sobrepeso no es cosa de
kinesiología ni de fisiatría sino mas bien es un problema que requiere de
manipulación fisiológica. Desgraciadamente nuestras mentalidades y espíritu
y condiciones de vida no hacen posible esta convivencia ya que cada
profesional de Latinoamérica es un feudo que no comparte, que quiere
abarcar todo y que comunica muy poco lo que hace ya sea por egoísmo o por
inseguridad, convirtiéndose en seudo enemigos e impidiendo que la comunidad
se vea favorecida por la especialización que permite formar grupos
interprofesionales y no multiprofesionales.
FACTORES
CENTRALES Y FACTORES PERIFERICOS.
Cuando
los científicos pudieron observar que la ventilación pulmonar seguía
aumentando en el esfuerzo progresivo y sin embargo la capacidad de consumo
de oxigeno no aumentaba en el esfuerzo máximo el estudio de la ciencia
aplicada al ejercicio se traslado de los factores centrales, corazón y
pulmones, a los periféricos, es decir, a estudiar la célula muscular.
Entre 1960 y 1990 es decir en 30 años solo se publicaron 1200 artículos
sobre ejercicio y músculo. Entre 1990 y 1999 se publicaron cerca de 13000
artículos ! esto esta indicando que el tema es de peso científico y también
indica que la investigación en esta área es extensa y que se debe acudir a
ella para el desempeño profesional de cada uno de los interesados en
ejercicio, salud y rendimiento.
De
esta forma la Sociedad americana de fisiología (ASP) y el American College
hace cada 4 años un gran encuentro sobre el tema y este año, en
septiembre, se reunirán en Princeton donde se presentara una gran cantidad
de trabajos científicos de altísimo nivel bajo el titulo
The
integrative Biology of Exercise.(
www.ASP.org)
CALIDAD
Y CANTIDAD DE EJERCICIO PARA LA SALUD.
Esta
pregunta de que ejercicio y cuanto ejercicio hacer es la clave de los
estudios e investigaciones de hoy. Bastante
se sabe de los efectos del ejercicio y también se sabe un poco sobre los
fenómenos moleculares que permiten que el ejercicio provoque uno u otro fenómeno
de adaptación . Permítanme hacer una síntesis de que es lo que esta
establecido como ejercicio efectivo.
Es impresionante los estudios y la publicación de R. Shephard en que
constato que mas del 60% de las personas adultas que se someten a un plan de
ejercicio no adquieren una condición fisiológica o variable de la condición
física que los diferencie significativamente de un sujeto normal, sano sin
ejercicio. Esto esta indicando una seria deficiencia en la planificación
del ejercicio y que parte desde un inadecuado diagnostico o simplemente de
una mala interpretación de los datos obtenidos. Cual es el problema? Este
esta detectado a nivel de las dosis de ejercicio que deben estar adecuados a
niveles individuales y con umbrales propios de cada sujeto y el circuito a
comprender sobre "ejercicio efectivo" debe comprender los
siguientes pasos:
-
Un ejercicio o estimulo que permita el reclutamiento de un numero importante de fibras musculares.
-
La tensión desarrollada por este grupo de fibras musculares reclutadas debe de tener una magnitud suficiente como para desordenar o fracturar ciertas proteínas que correspondan a actina, miosina o a retículo sarcoplasmatico, o membrana miticondrial o enzimas glicoliticas o cualquier proteina de rol estructural o funcional.
-
Esta ruptura va a evacuar al torrente sanguíneo una serie de metabolitos, es decir, subproductos de proteinas destruidas, que van a ser detectadas por centros endocrinos o glandulas en que van a gatillar la secreción de ciertas hormonas que van a estimular la formación de los llamados factores de crecimiento (IGF) ya sea nivel muscular, articular, óseo u otro.
-
Estos factores van a estimular la síntesis de proteínas que van a reemplazar las proteínas destruidas por nuevas siendo estas estructurales o funcionales. De esta forma el tejido estimulado sufre una adaptación que en definitiva va a ser un aumento de la capacidad funcional de la célula.
PRESCRIPCION DEL EJERCICIO EN
PACIENTES SEDENTARIOS
Como podemos observar las veces por semana de un entrenamiento ideal dista bastante de los que estamos acostumbrados y mas aun cuando se escuchan a entrenadores decir que para tal o tal resultado se debería entrenar unas dos veces por día. ¿Y cuanto tiempo le dejan al fenómeno de síntesis de proteínas para llevarse a cabo?. El problema es que uno pude entrenar 5 o 10 veces por semana pero eso es siempre cuando los umbrales de entrenamiento estén por debajo de los óptimos es decir que no provoquen la microdestruccion de proteínas ya que en términos de renovar el set de proteínas correspondiente, se requieren demás de 36 horas de reposo.Los trabajos del jefe de Laboratorio del Dpto. de Biología del ejercicio de la Universidad de Tartu, Estonia, Dr. Atko Viru son claros en explicar este fenómeno.
Siguiendo con este tema, también debemos reflexionar en el otro sentido. Muchas veces los estímulos diarios son exigentes y pasan el umbral deseado para este fenómenos final, es decir, síntesis de proteínas, entonces el deportista vuelve a entrenar con los procesos de recuperación incompletos y se mantiene en sus rendimientos por mucho tiempo.
Afortunadamente en términos de salud, los fenómenos de adaptación son mas sensibles a los cambios y efectivos cambios en parámetros de salud se logran con dosis fisiológicas de entrenamiento. Una dosis fisiológica es aquella que se adecua a los niveles de condición del sujeto y que la vía metabólica o bioenergética empleada guarda relación con el cambio que deseamos lograr.
OBJETIVO BASICO PARA EL EJERCICIO Y LA SALUD.
Un plan destinado a la salud es sumamente importante en lo que se refiere al metabolismo de los hidratos de carbono y de los ácidos grasos libres o triglicéridos.
La génesis del problema en salud actualmente es la falta de estimulo al sistema muscular. La gente utiliza cada día menos dichas estructuras y su utilización abastece solo las actividades básicas del ser humano. Esta falta de estimulo produce una disminución significativa de la capacidad física de trabajo o de la capacidad funcional de la célula muscular. El fenómeno denominado sarcopenia, perdida de sarcomeros y atribuido a los procesos de envejecimiento, se refiere a la perdida de sarcomeros pero creo que puede perfectamente también atribuirse a la falta de funcionalidad del músculo.
El trabajo muscular cuando es exigido sobre el 30% de su máxima capacidad este comienza a solicitar ayuda anaerobica, es decir al metabolismo anaerobico, con el consiguiente consumo de glicógeno y la respectiva producción de ácido láctico, el cual inhibe a este mecanismo, el anaerobico y el sujeto experimenta una disminuida , baja o pobre tolerancia al trabajo. Este problema debemos analizarlo de la siguiente manera: si el sujeto posee una capacidad física de 10 y subir una escalera de tres pisos le significa un esfuerzo 3 , este sujeto no sentirá los mismos malestares que el sujeto que posee una capacidad física de 5 ya que dicho trabajo les significa mas de un 50% de su máximas capacidad. El primero abastecerá las necesidades energéticas del músculo
De manera aerobica , mediante el metabolismo oxidativo con un gran consumo de grasas, mientras que el segundo deberá abastecer dicho esfuerzo mediante una actividad glicolitica no oxidativa lo que le producirá un estrés importante y una limitación en su tolerancia al ejercicio.
Entonces se desprende que los sedentarios, en mala condición, con sobrepeso, prácticamente todas sus actividades van a estar por sobre su capacidad oxidativa aeróbica o por sobre su umbral anaeróbico, mientras que el entrenado va atener una mayor capacidad física, por lo tanto muchas de sus actividades van a consumir grasas en mayor cantidad que el sedentario y además su umbral anaeróbico no va a estar situado al 30% de su capacidad sino que al 50% !
Todo este preámbulo es para dejar en claro que el objetivo de los planes de ejercicio para la salud deben tener un componente u objetivo que facilite el aumento de la capacidad física, del umbral anaerobico y que ante un mismo ejercicio el sujeto pueda , después del entrenamiento metaboliza una mayor cantidad de grasa que la que ocupaba anteriormente en el mismo esfuerzo.
Cuales son los mecanismos que permiten este cambio?
Desde el punto de vista metodológico los sujetos sedentarios poseen estructuras músculo esqueléticas débiles, por lo que recomendar tradicionalmente el ejercicio aerobico de larga duración que metaboliza mas grasas que azucares es poco benéfico ya que si bien metabólicamente puede resistirlo, estructuralmente no es posible y es uno de los grandes factores de la poca adherencia al ejercicio en este tipo de pacientes.
En una primera etapa la fortificación debe ser importante y no deja de lado el objetivo principal ya que estos ejercicios de corta duración y alta intensidad dejan el metabolismo alterado por varias horas y la recuperación de las estructuras fortificadas requiere de un consumo importante del metabolismo oxidativo. De esta forma el paciente queda en condiciones de ejecutar una mayor cantidad de trabajo de larga duración que de manera significativa puede contribuir al gasto calórico proveniente de triglicérido.
En segundo lugar lo que se produce en un orden arbitrario es lo siguiente:
-
Se capilariza el tejido muscular de manera importante
-
Se estimula la secreción de adrenalina que es un estimulador de la lipolisis o de la liberación de grasa por parte del adipocito o célula adiposa.
-
Se incrementan los transportadores de grasa ubicados en la membrana muscular y en especial las correspondientes a las fibras del tipo I
-
Se disminuyen los niveles de insulina que es un inhibidor de la lipolisis
-
Disminuye la incorporacion de glucosa al músculo y asi la formación de Malonyl Coenzima A que es un inhibidor de la carnitina, principal transportador de grasas al interior de la mitocondria
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Se produce una mayor cantidad de citrato, inhibidor de la, fosfofructokinasa, enzima reguladora de la glicolisis y paralelamente disminuye la producción de lactato, inhibidor de la lipolisis , de la glicolisis y de la tolerancia al esfuerzo en el sujeto sedentario.
Estos cambios son en realidad los principales protagonistas a nivel periférico que hacen posible el cambio del metabolismo de los hidratos de carbono al de los ácidos grasos permitiendo así que el sujeto ante una vida normal con actividad física habitual normal, es decir , caminando, subiendo, cargando pesos leves, limpiando el auto o jardineando pueda efectuarlos de manera aeróbica y consumiendo grasas en mayor porcentaje que hidratos de carbono.
El cuadro siguiente ilustra de alguna manera los resultados ideales obtenidos en grupos de sujetos entenados de manera fisiologicamente adecuada.
EFECTO DE TRES MESES ENTRENAMIENTO SOBRE LA UTILIZACION DE SUSTRATOS ENERGETICOS AL 65 % DEL VO2 máx.
( WHM SARIS. Int. J. of Obesity (1999) 22 Suppl 2: Modif. C. Saavedra
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