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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 puede 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 fatiga. 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. Sin 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.

Referencias:
- ASTRAND R (ed): Nutrición y Desempeño Físico. En, Fisiología del trabajo físico. (3ª ed),  Panamericana, , 1992
- MALINA M, BOUCHARD C. (Eds): Energy and Nutritional Requirements. En; Growh, Maturation and Physical Activity, Human Kinetics. , 1991
- SHARKEY B J.(ed): Actividad Física, puesta en forma y salud. En Guía Completa del Fitness y Salud. (4ª ed),  Tutor, , 2000
- WILDMAN R E C, MEDEIROS D M (eds): Nutrition and Activity, En Advanced Human Nutrition.  CRC Press, , 2000
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