FISIOLOGíA DEL EJERCICIO

Escrito por fisiologiadelejercicico 13-02-2018 en Introducción. Comentarios (0)

En este blog podrás encontrar información relacionada con la fisiología del ejercicio, partiendo del concepto, la historia, los mecanismos, la importancia, los valores, la utilidad, el desarrollo, etc. 

Concepto

Ciencia que estudia las RESPUESTAS de los órganos, aparatos y sistemas que componen el ORGANISMO HUMANO durante el ejercicio físico, los mecanismos de regulación e integración funcional que hacen posible la realización de ejercicio físico, y las ADAPTACIONES tanto estructurales como funcionales que la realización continuada de ejercicio físico ocasiona (López Chicharro,2006).

Historia

Los filósofos en la antigüedad explicaban los fenómenos naturales (física, química, biología, etc.) a partir de la OBSERVACIÓN, la DEDUCCIÓN y la INDUCCIÓN sin llegar hacer experimentos, por lo menos en la forma que los conocemos actualmente.


Bioenergética

Ciencia encargada de estudiar las TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS en los sistemas vivientes.

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  • Es el estudio, adquisición y aplicación de conocimientos relacionados a los CAMBIOS DE ENERGÍAS que se asocian a las REACCIONES QUÍMICAS que ocurren en el ORGANISMO HUMANO.
  • Se encuentra regida por ciertas LEYES y PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS.
  • La importancia de esta ciencia en nuestro campo, partiendo que uno de los aspectos relevantes es la SALUD y el DESEMPEÑO FÍSICO, radica en lograr OBTENER AL MÁXIMO aprovechamiento de los DIFERENTES SUSTRATOS ENERGÉTICOS para la realización de un trabajo (mecánica o contráctil).

Energía

Propiedad necesaria de la materia y capacidad de un cuerpo o sistema de REALAIZAR UN TRABAJO.

  1. En toda SUSTANCIA presente en nuestro cuerpo, existe la energía POTENCIAL llamada energía química.
  2. REACCIÓN QUÍMICA; ocurre en el cuerpo humano cuando las móleculas de dos o más sustancias chocan entre sí permitiendo la ruptura de los enlaces químicos existentes entre los átomos de las sustancias que reaccionan, formándose así nuevos enlaces químicos con el consecuente reordenamiento atómico.
    Pueden ser de dos tipos:
    EXERGÓNICAS: Libera energìa durante (catabólico).


    ENDERGÓNICAS: Se le añade energía durante (anabólico).

1 Etapa: Oxidación

HIDROLIZAR: Degradar, romper.

Liberación de energía necesaria.
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CARBOHIDRATOS(CHO): reacción; glucólisis, degradación de la glucosa.

PROTEÍNAS: reacción; desaminación, degradación de aminoácidos.

GRASAS: reacción; metabolismo,  degradación de la grasa.

La producción de estás 3 biomoléculas:

AcetilCoA

2 Etapa: Ciclo de Krebs

Producción de ATP, gas carbónico(CO2) y agua(H2O).

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Anabolismo

 Reacción química de síntesis. Construcción o formación que requiere energía para formar de moléculas pequeñas a moléculas grandes.

Resultado de imagen para anabolismo

Esta energía se deriva de las reacciones catabólicas.
Durante el anabolismo energético el AceltiCoA detienen los procesos degradadores para poder producir glucógeno, el cual será almacenado especialmente en los múcuclos esqueléticos e hígado.

Gasto Energético 

Energía total que el organismo consume a diario (GETD). Es la suma de:

La TMB (tasa metabólica basal) es la cantidad mínima de energía que un organismo requiere para estar vivo. Se expresa como producción de calor o consumo de oxígeno por unidad de tamaño corporal (MET), el cual equivale en un individuo en reposo aproximadamente a 1kcal por kg de peso y hora.

Técnicas y métodos de medición.

puesto que para poder acceder a la medición calorimetrica directa e indirecta los recursos económicos eran elevados, se opto por establecer unos métodos estimativos (ecuaciones) planteados de la siguiente manera:

Ecuación de Harris y Benedict

Medición del Gasto Metabólico basal.

HombresTMB = 66,4730 + (13,7516 x peso en kg) + (5,0033 x altura en cm) - (6,7550 x edad en años)
MujeresTMB = 655,0955 + (9,5634 x peso en kg) + (1,8449 x altura en cm) - (4,6756 x edad en años)
las técnicas de medición para la toma de peso y estatura que serán empleadas en las ecuaciones se desarrollaran en el siguiente vídeo:

https://www.youtube.com/watch?v=z6JsX_mlmzY&feature=youtu.be

Ecuación de Oxford

Medición de la Tasa Metabólica basal.

Factor de actividad Física (FA)

Respuestas y adaptaciones Cardiovasculares

El sistema cardiovascular, como cualquier otro sistema orgánico puede tener su función mejorada o cambiada a través de la práctica de ejercicios físicos. Durante el mismo, se realizan ajustes a los diversos tipos de actividades y una serie de respuestas y adaptaciones de la estimulación física.

  "El ejercicio físico se caracteriza por una situación que saca el cuerpo de su homeostasis, pues implica en el aumento instantáneo de demanda de energía de la musculatura ejercitada y, por consiguiente, del organismo como un todo. Por lo tanto, para satisfacer la nueva demanda metabólica, varias adaptaciones fisiológicas son necesarias y, entre ellas, las relativos a la función cardiovascular durante el ejercicio físico". (Brum, P.; Forjaz, C.L.M; Tinucci, T.; Negrão, C. E. 2004).

Respuestas Cardiovasculares

  1. Satisfacer demandas metabólicas: Tejidos (músculos y corazón).
  2. Equilibrio: Mantener el organismo vivo.
  3. Depende de la intensidad, frecuencia y duración del ejercicio.

Mecanismos Reguladores.

Nervioso
Humoral-hormonal
Hidrodinámicos

Nervioso: Control extrínseco de la función cardíaca

Central y periférico

CENTRAL:

  • Estímulos procedentes de ESTRUCTURAS NERVIOSAS SUPERIORES especializadas en la regulación del sistema cardiovascular.
  • VENTROLATERAL DE BULBO, el cual tramita la información procedente del hipotálamo (regulación de funciones vegetativas).
  • Vías simpáticas(aurículas) y parasimpáticas(ventrículos).
  • En el ejercicio se activan las simpáticas y se inhiben los parasimpáticas. Estimulación de centros vasomotores del cual depende del número y tamaño de los grupos musculares implicados.
PERIFÉRICO:

mecanorreceptores

metabolorreceptores

barorreceptores

Mecanismos humorales: tisulares (sustanciasvasodilatadoras) y hormonales (catecolaminas, PNA,R-A-A, ADH)

MECANISMOS: Frecuencia cardiaca, volumen sisitólico, gasto cardiaco.

Frecuencia Cardiaca (FC)

  • Aumenta con el ejercicio físico en especial con los de alta intensidad.
  • La varaiación de la FC se presenta por la actividad vegetativa sobre el nodo sinusual (regulación). Aumento de la actividad simpática e inhibición del control parasimpático
  • Al inicio hay un aumento gradual, luego la estabilización y posteriormente al acabar el ejercicio la recuperación que se llega de nuevo a la FC de reposo.
  • Los valores alcanzados en la FC, va a depender no solo de la intensidad y duración del ejercicio sino que también de la edad, género, condiciones ambientales, variaciones circadiana, situaciones patológicas así como de la aptitud física y nivel de entrenamiento.
  • FCmáx: 220–edad

  • FCmáx: 208–0.7 x edad(años) (Tanaka, 2001)

ESTIMACIÓN DE LA APTITUD FÍSICA POR MEDIO DE LA FC:
en el siguiente video explicaremos la ténica de la estimación de la aptitud aerobica máxima y la ténica de la fase de recuperación.
https://youtu.be/UNJE_jwc5cs

Volumen Sistólico


•Atleta de resistencia:80-110ml (reposo), 170-200ml (esfuerzo máx).

•Sedentario:60-70ml (reposo), 110-130ml (esfuerzomáx)

•Diferencias por el llenado diastólico ←volumen sanguíneo (16% > entren)

•Respuesta no lineal:sedentarios hasta el 50-60%del VO2 máx; entrenados hasta el máx

Gasto Cardiaco

•Aumento proporcional hasta el 60-70%VO2máx

•Comportamiento no lineal con tendencia aestabilizarse

•Reposo: 5L/min (sedentarios y entrenados)

•Esfuerzo máx: 20L/min (sedentarios); 30-35L/min (entrenados)


Adaptaciones Cardiovasculares

ADAPTACION CENTRAL (CARDIACA)

El hecho de que sea el entrenamiento propio de los deportes de resistencia, el que induzca las

adaptaciones morfológicas y funcionales cardiovasculares más relevantes (1,2), le confiere un papel de

gran trascendencia no ya sólo en el ámbito deportivo, sino por su utilidad en la prevención, tratamiento y

rehabilitación de la enfermedad degenerativa cardiovascular (2). Las adaptaciones consisten fundamentalmente en:

1. Bradicardia sinusal:

tanto en reposo como durante un ejercicio físico a igual intensidad submáxima.

 Relación entre las respuestas del GC y el VO2durante un ejercicio dinámico deintensidad creciente.

Aunque ya a partir de la segunda semana de un entrenamiento de resistencia puede apreciarse una

moderada reducción de la frecuencia cardíaca (FC), el típico cuadro de bradicardia del deportista de fondo

(más marcada y consistente) requiere más tiempo y nivel de entrenamiento (3,4). En deportistas de fondo

es frecuente encontrar una bradicardia sinusal de 45 a 50 lpm, y más raro de menos de 40 lpm con ritmos

de escape sustitutivos del sinusal. La menor FC de los individuos entrenados también se hace

evidente durante el ejercicio físico, cuando la comparación se realiza a intensidades submáximas iguales.

Este fenómeno está directamente relacionado con el aumento del volumen sistólico (VS) (5).

En cuanto a los mecanismos responsables de la bradicardia, todas las hipótesis apuntan en primer lugar

a un cambio en la regulación por parte del sistema nervioso autónomo, consistente en un aumento

absoluto o relativo del tono vagal con relación al tono simpático (6,7); una disminución de la propia FC intrínseca del corazón (8); mecanismos nerviosos periféricos a través de una variación en la sensibilidad de los baroreceptores (9,10); y por

último al inevitable condicionamiento genético.

2. Aumento del volumen de las cavidades cardíacas y del grosor de los espesores parietales.

El aumento en el volumen del corazón es con seguridad el fenómeno más determinante en el aumento del GC en el deportista de resistencia (figura 3). En un trabajo de hace ya casi un siglo pero de obligada mención, Henschen (11) ya fue capaz de intuir algunas de las características del corazón del deportista de fondo: agrandamiento armónico de todas las cavidades, mejora de la función cardiaca, y correlación entre el grado de cardiomegalia y la capacidad funcional cardiovascular.

AUMENTO EN EL VOLUMEN PLASMÁTICO

Ya desde los primeros días (7-14 días) puede comprobarse como el ejercicio físico continuado puede incrementar hasta en un 20 a 25% el volumen plasmático. Ello va a suponer un aumento tanto en la estabilidad cardiovascular como en la eficiencia termoreguladora (45). En lo referente a la termoregulación, un mayor volumen plasmático permite mantener un flujo sanguíneo cutáneo y una tasa de sudoración más elevadas y por tanto mejorar la capacidad para perder calor a través de la evaporación. La mayor estabilidad está fundamentalmente basada en un aumento en la reserva cardiovascular. El mayor volumen plasmático de un sujeto entrenado le permite incrementar su volumen sistólico y alcanzar valores de GC e intensidades relativas de ejercicio similares, con FC y por tanto demanda de O2 miocárdico menores. Por otro lado, a nivel periférico el mayor volumen plasmático va a repercutir directamente en una mejora en el flujo sanguíneo muscular.

RESPUESTAS Y ADAPTACIONES RESPIRATORIAS 

Satisfacer demandas de oxigeno (O2) y producción de dióxido de carbono (CO2) a tejidos musculares activos. 

Incremento del trabajo de resistencia.

como respuestas respiratorias al ejercicio se producen ciertas modificaciones a nivel de ventilación pulmonar, flujo sanguíneo, difusión de gases y volumen de gases:

A) Ventilación pulmonar

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. La misma tiene 3 fases:

FASE I:  la ventilación aumenta en forma brusca. (duración: 30-50 seg.)

FASE II: el aumento se hace más gradual (3-4 min.)

FASE III: se estabiliza (solo en ejercicios de intensidad leve o moderada)

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.

Cuando el ejercicio es muy intenso y se instala una acidosis metabólica la relación VE/VO2 se hace curvilínea y el aumento de la VE es a expensas de la FR, al no alcanzarse la fase III se produce un aumento desproporcionado de la VE en relación al VO2 por lo que su cociente puede llegar a 35-40.

El punto en el cual se produce esa respuesta desproporcionada se denomina “umbral ventilatorio” y corresponde aproximadamente al 55-65% de la VO2 máx.

Durante la recuperación pos ejercicio se produce una primera fase de disminución brusca de la VE y otra fase de disminución gradual.

Con respecto a la V/Q podemos decir que en el ejercicio ligero se mantiene semejante al del reposo (0,8), en el moderado tanto la VE como la perfusión se hacen mucho más uniformes en todo el pulmón, hay un reclutamiento de los capilares pulmonares y un aumento del diámetro de los mismos.

Mientras que en el ejercicio intenso hay un aumento desproporcionado de la VE con el cual la relación V/Q puede aumentar hasta 5 

B) Flujo Sanguíneo

función principal de los pulmones es dejar que el O2 se "difunda" o pase hacia la sangre desde los PULMONES y permitir que el monóxido de carbono se "difunda" desde la sangre hacia los pulmones.

EJERCICIO 

Aumento en relación a la intensidad del ejercicio (4-7 veces)

Por aumento de superficie de difusión (capilares).

C) Difusión de gases

La capacidad de difusión del O2 se triplica gracias al aumento de la superficie de intercambio.

En estado de reposo la PO2 del capilar y del alvéolo se iguala en los primeros 0,25 seg. del

tránsito del eritrocito  en contacto con la membrana alveolar que es de 0,75 seg. en total;  en el ejercicio al aumentar el flujo sanguíneo el tiempo de tránsito disminuye a 0,50 ó 0,25 pero mientras no descienda más, la capacidad de difusión se mantiene

D) Volumen de gases 

VOLÚMENES PULMONARES: (Principalmente Wilmore y Costill 2000)  En general, EL VOLUMEN Y LA CAPACIDAD DE LOS PULMONES permanecen ESENCIALMENTE INVARIABLES después del entrenamiento de resistencia. Únicamente SE PUEDE DESTACAR:

 - La capacidad vital (CV)5 aumenta levemente.

 - El volumen residual (VR)6 disminuye ligeramente. 

- El volumen corriente máximo (VTmáx) aumenta levemente. 

 EL CONSUMO MÁXIMO DE OXÍGENO (VO2máx): 

Ante un aumento progresivo de la intensidad del esfuerzo (demanda creciente de energía) nuestro cuerpo alcanza un límite en su VO2, aun cuando la intensidad de nuestro esfuerzo continúa incrementándose. Este límite recibe el nombre de consumo máximo de oxígeno o VO2máx: Cantidad máxima de O2 que el organismo puede absorber, transportar y consumir por unidad de tiempo. 

El VO2máx es MUY VARIABLE ENTRE INDIVIDUOS. Depende fundamentalmente de: (López Chicharro 2001) 

- La dotación genética: La herencia puede condicionar hasta el 70% aproximadamente.

 - La edad: Gradualmente el VO2máx va aumentando con la edad y se alcanza el máximo entre los 18 y 25 años.

 - El sexo: Para cualquier edad, el VO2máx es mayor en los hombres.

 - El peso, especialmente el peso magro: A mayor masa muscular mayor VO2máx.

 - El grado de entrenamiento o de condición física. La condición aeróbica depende sólo un 20% del entrenamiento.

IMPORTANCIA: Constituye una excelente valoración del estado del sistema de transporte de O2 (López Chicharro 2001). Asimismo, representa la medición de la capacidad o potencia aeróbica de los deportistas (Bowers y Fox 1997), si bien un buen rendimiento en pruebas de resistencia supone algo más que un VO2máx elevado. 

RESPUESTAS Y ADAPTACIONES RENALES

El ejercicio origina cambios en la hemodinámica renal causando:

* Disminución en el flujo sanguíneo renal (FSR)

* Disminución en la filtración glomerular (FG)

* Aumento de la fracción de filtración (FF) que intenta preservar la transferencia de metabolismo y sustancias a través de los glomérulos renales.

FLUJO SANGUÍNEO RENAL (FSR)

* En reposo cerca del 90% de la sangre que llega al riñón pasa por el glomérulo, siendo el 20% de este débito total filtrado.

* El FPR es de unos 660ml/min, sólo son filtrados unos 125ml/min.

* A la relación existente entre el plasma que entra al riñón y el que es filtrado en los glomérulos, se le denomina FF. En condiciones normales, la FF es de un 20%.

El FSR disminuye de forma proporcional a la intensidad del ejercicio

* Ejercicios moderados al 50% del VO2 máx ocasiona reducción del 30% del FPR. 


* Ejercicios por encima del 65% del VO2 máx da como resultado disminuciones del 75% del FPR. 


* La disminución del FSR en el ejercicio se debe fundamentalmente al ↑ de la actividad simpática renal, ↑ de catecolaminas, ↑ de renina y angiotensina II, y ↑ ADH.

FILTRO GLOMERULAR (FG)

Hasta el 50% del VO2máx, el FG se mantiene en niveles normales. Por encima de estos valores, comienza a disminuir.

FRACCIÓN DE FILTRACIÓN (FF)

Relación entre el filtrado glomerular y el flujo sanguíneo renal.

ADAPTACIONES RENALES AL ENTRENAMIENTO

* Las personas entrenadas tienen respuestas renales menores y menos agudas al ejercicio que las que no entrenan. 

* Hay una reducción del FSR, de la FG y de la formación de orina en los individuos bien acondicionados físicamente. 

* Los individuos no entrenados tienen una tendencia mayor a la excreción de proteínas en la orina. 

RESPUESTAS Y ADAPTACIONES DIGESTIVAS 

 -Las alteraciones del sistema digestivo están vinculadas con la intensidad del trabajo físico realizado.

-Los ejercicios por debajo del umbral anaeróbico, puede provocar un incremento de la secreción de jugo digestivos, aumento de la actividad peristáltica general, incremento de la velocidad del vaciamiento gástrico.

 -El ejercicio físico moderado está indicado para pacientes con problemas de tránsito intestinal (estreñimiento).

RESPUESTAS Y ADAPTACIONES HORMONALES

El entrenamiento de fuerza se acompaña de adaptaciones de tipo nervioso, que explican las posibles mejoras en la fuerza y potencia muscular.

IMPORTANCIA DEL SISTEMA HORMONAL

1. Las hormonas anabolizantes (tetosterona y hormona de crecimiento) tienen efecto de modulación de las fibras musculares a nivel metabólico y celular 

HORMONA DE CRECIMIENTO: Glándula secretora adenohipofisis, efectos: crecimiento de los tejidos(oseo).

Hormona del crecimiento (GH):

Sus niveles aumentan justo después del entrenamiento de fuerza y modula las adaptaciones del entrenamiento de fuerza. Además, ayuda a potenciar la liberación de otras hormonas como las somatomedinas IGF-1.

Esta respuesta hormonal dependerá de la intensidad, volumen y carga del entrenamiento. También está directamente relacionado la producción de lactato con la liberación de GH.

Somatomedinas IGF-1:

Esta hormona se ve influenciada por el volumen, la intensidad y junto con la testosterona la alimentación influye en su producción y liberación.

Testosterona:

Esta hormona se introduce en las células musculares en su forma libre. La testosterona interacciona con el ADN y aumenta la síntesis de proteínas.

Además, este aumento en los niveles de testosterona mejora la función de los neurotransmisores, estimula la liberación de IGF-1 y GH mejorando las adaptaciones que nos aportan todas las hormonas anabolizantes.

Los valores de esta hormona se pueden utilizar para evaluar el progreso y estado del deportista. Sobre todo la relación testosterona/cortisol.

Cortisol:

Es una hormona producida en la glándula suprarrenal y responde a situaciones de estrés favoreciendo el catabolismo del musculo esquelético.

Esta hormona aumenta cuando existe una intensidad muy alta y el entrenamiento no está siendo bien asimilado. También, cuando los niveles de hidratos de carbono son bajos a nivel muscular y hepático. Por eso es tan importante después de los entrenamientos reponer bien y realizar una correcta alimentación e hidratación. En caso contrario, los niveles de cortisol serán tan altos que recuperaremos peor, la respuesta hormonal anabolizante estará inhibida y perderemos la posibilidad de generar adaptaciones y mejorar gracias al entrenamiento.


MUJER Y EJERCICIO FÍSICO



  

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