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Introducción

    Es sabido que el sistema respiratorio tiene una amplia capacidad para satisfacer a todo el organismo del transporte de O₂ y CO₂ en humanos sin enfermedades, inclusive en situaciones de ejercicio (Romer et al 2008). Pero esta afirmación se vería en entredicho con el aporte de varias investigaciones que demuestran que en situaciones de alta intensidad relativa (~80 % del VO₂max) y con diversas duraciones (10-30 mins), se produciría una fatiga de los músculos respiratorios (Romer et al., 2008; Dempsey et al., 2006; Sheel et al., 2001; Johnson et al., 1993), que podría comprometer su función y afectar el rendimiento deportivo, sobre todo en pruebas de resistencia (Cajigal et al., 2008; Verges et al., 2005; Harms et al., 2000), inclusive en sujetos entrenados y de nivel competitivo (Vogiatzis et al., 2008; Cajigal et al., 2008; Harms et al., 2000). Esta fatiga no sólo ocurriría en el principal músculo a cargo de la función respiratoria (Diafragma), que se vería comprometido al disminuir su capacidad contráctil (Spengler et al., 2000), sino que también sucedería en los músculos accesorios debido al aumento del volumen tidal (VT), que provoca que éstos tomen un mayor protagonismo (McConnell et al., 2004; Spengler et al. 2003). Se ha estimado que los músculos respiratorios, en ejercicios intensos, consumen hasta un 16% del total del gasto cardíaco (Q) (Harms et al 1998), lo que implica que los músculos respiratorios (MR) pueden requerir un elevado gasto energético durante esfuerzos aeróbicos máximos disminuyendo, por ende, la disponibilidad de O₂ de los demás músculos esqueléticos locomotores. Investigaciones han demostrado que en ejercicios de alta intensidad relativa, se produciría una vaso constricción de los músculos locomotores implicados en el ejercicio (Harms et al., 1997, 1998, 2000; Secher et al., 2006), aumentando la resistencia vascular (Sheel et al., 2001), con el fin de provocar una modificación del flujo sanguíneo para preservar la función respiratoria y compensar esta mayor demanda metabólica por parte de los MR (Seals R., 2001). Este fenómeno produciría una especie de “competencia” entre los músculos locomotores y los MR provocando una redistribución del flujo sanguíneo hacia los músculos respiratorios, disminuyendo la capacidad de generar fuerza en los músculos locomotores (Romer et al., 2006). Este fenómeno ha sido llamado Reflejo Metabólico Respiratorio (Dempsey et al., 2006; Hill et al., 2000). Sin embargo se ha comprobado que un correcto protocolo de entrenamiento de los músculos respiratorios (EMR) podría retrasar la aparición de este suceso con el fin de mejorar el rendimiento deportivo (McConnel et al. 2006).

Función del sistema respiratorio y su fatiga en el ejercicio físico

    Respirar es una función vital; la vida de los seres humanos no es posible sin que sucedan los procesos de inspiración y espiración. El sistema respiratorio es el encargado de realizar la ventilación alveolar en proporciones necesarias acorde a las demandas metabólicas, para mantener una relación entre el adecuado aporte de oxígeno (O₂) y la eliminación de dióxido de carbono (CO₂) hacia y desde los tejidos, para así mantener niveles adecuados de ácido-base. A medida que la solicitación es mayor, es necesario un esfuerzo extra de hiperventilación para minimizar la caída del PH arterial (Romer et al., 2008). En sujetos normales, y en actividades poco vigorosas, los procesos de inspiración y espiración tienen un coste metabólico bajo, sumado además, a la alta capacidad oxidativa del Diafragma debido a su gran irrigación y maquinaria mitocondrial (Mizuno 1991). En situaciones de ejercicio físico intenso la participación de los músculos accesorios de la respiración se hace presente, aumentando así el gasto metabólico requerido en estos procesos (McConnell et al ., 2004; Spengler et al. 2003 ). Este incremento se ve reflejado en el aumento de Q que va dirigido hacia los MR, que aumenta de un 8% a un 16% en situación de alta intensidad con grandes demandas ventilatorias (Romer et al., 2008; Harms et al., 1998). El mayor reclutamiento de los músculos accesorios es proporcional a la intensidad del ejercicio, provocando mayores flujos ventilatorios y aumentos en VT. Esto produce una mayor diferencia de presión intra torácicas, aumentado por la sobrecarga elástica en los pulmones, produciendo tres efectos: (1) una menor fuerza de contracción de los MR, (2) una menor eficiencia mecánica ventilatoria con aumento del flujo turbulento y (3) un mayor trabajo respiratorio (WB) (Romer et al., 2008; Babock et al., 1995; Agostoni et al., 1965). El mayor reclutamiento de los músculos accesorios y su consiguiente pérdida de eficiencia mecánica ventilatoria, está asociado a sensaciones de disnea lo que trae consigo una percepción de mayor esfuerzo ventilatorio (Romer et al., 2008). Recientes estudios han podido demostrar que el aumento del WB está relacionado con fatigas diafragmáticas (Cibella et al., 1996; Babock et al., 1995). A su vez, han podido establecer una alta correlación entre un mayor WB y un aumento en el flujo sanguíneo hacia los músculos intercostales (Guenette et al., 2008), con una disminución de Q en las piernas (Qlegs) y aumento de resistencia periférica en músculos de las extremidades (LVR) tanto activos (Sheel et al., 2001; Romet et al., 1997) como inactivos (Sheel et al., 2001) que produciría efectos negativos en músculos locomotores (Romer et al., 2006), incrementando las sensaciones de malestar y disminuyendo los tiempos de trabajo (Taylor et al., 2008).

    La intensidad y la duración del ejercicio parecen ser determinantes, ya que intensidades relativas altas pero con poca duración, no han sido protocolos claros para establecer fatigas de los MR o de los músculos accesorios. En cambio, una duración mayor a 10 minutos ha mostrado un descenso en la capacidad de producir presión de los músculos abdominales, con valores que no se han restablecido a sus niveles basales, incluso 1h-2h post ejercicios (Romer et al., 2008).

    En contraposición, se ha experimentado descargar la función respiratoria a través de diversos métodos, como el uso de Heliox (McClaran et al., 1999) y ventiladores mecánicos (Babcock et al., 2002). Heliox es una mezcla de gases (79% helio y 21% de O₂) que provoca un menor flujo turbulento en altas ventilaciones, reduciendo el WB y aumentando la saturación de oxígeno, resultando en una mejora en la tolerancia al esfuerzo (McClaran et al., 1999). Cuando se ha utilizado un ventilador mecánico, se ha encontrado un aumento en el tiempo de duración hasta el agotamiento, ratio de VO₂ y un descenso en la sensación de malestar en las piernas (Harms et al., 2000).

    Cuantificar y valorar la fatiga de los MR es bastante más difícil en comparación con otros músculos del cuerpo humano, esto debido principalmente a la ubicación y función que tienen estos. Acceder a ellos como a sus nervios inervadores son una tarea casi imposible, lo que puede traer problemas a la hora de la medición (Romer et al., 2008).

El reflejo metabólico respiratorio y su relación con el ejercicio físico

    Ya en 1993 el equipo de trabajo de Bruce Johnson, encontró que ejercicios inducidos por medio de técnicas de estimulación eléctrica (Bilateral phrenic nerve stimulation) producían una fatiga del Diafragma en sujetos sanos con varios niveles de condición física. La importancia de este estudio radica en que se utilizaron protocolos de alta intensidad relativa (~85% del VO₂max), que marcarían la pauta para verificar la existencia de este fenómeno.

    Las preguntas surgían en el cómo sucedía esto y su implicancia en actividades físicas vigorosas. Se especulaba sobre una fatiga central o una respuesta neural deficiente, lo cual puede ser ampliamente posible, pero no podían vincularlo de manera objetiva al descenso en el rendimiento físico.

    Investigaciones más recientes mostraron que espiraciones forzadas voluntarias causan un incremento en la actividad nerviosa simpática en las extremidades (St. Croix et al 2000) y luego Sheel et al (2001), demostraría que estos sucesos estarían ocurriendo en conjunto con una fatiga diafragmática. Debido a que esta fatiga podría implicar un cese en la función respiratoria, cosa que no puede suceder, existe un mecanismo llamado Reflejo Metabólico Respiratorio (Respiratory Muscle Metaboreflex) (Hills et al 2000). Este sería activado mediante el sistema nervioso simpático, a través del IV nervio frénico aferente vía reflejo supra espinal, donde se incrementa la actividad simpática en los músculos locomotores, con una reducción en la conducción vascular de la sangre (Qlegs) y aumento de norepinefrina hacia estos músculos (Dempsey et al 2006). Esto produciría una “competencia” por el flujo total de sangre, disminuyendo el tiempo de trabajo y la fuerza producida. Se ha estimado en una reducción del 30% en la fuerza del cuádriceps (Romer et al 2006), lo que significaría un descenso significativo en el rendimiento (Dempsey et al., 2006). Si bien, en algunos casos, se ha visto que individuos que presentan una disminución del fluido sanguíneo en sus piernas pueden mantener la misma capacidad de trabajo, esto podría ser causado por la participación de otros músculos, como el glúteo, ya que no se tiene certeza de que volúmenes musculares actúan en el ejercicio (Harms et al., 1997).

    Se han observado cambios en la función respiratoria, tanto en los MR como en pulmones, en ejercicios de media-alta intensidad pero de larga duración como en el caso de una maratón, mostrando una pérdida significativa en la fuerza producida por los músculos de las piernas, que podría ser consecuencia de la fatiga de los MR (Ross et al., 2008). Estos sucesos podrían tener diferentes repercusiones dependiendo el sexo, ya que se ha comprobado que las mujeres tienen un incremento relativo mayor en los volúmenes del pulmón, tanto en inspiración como espiración, lo que podría ocasionar un mayor WB en altas intensidades. Esto se debería principalmente por su menor capacidad pulmonar y vías aéreas más pequeñas (Guenette et al., 2007).

Entrenamiento de los músculos respiratorios

    Un adecuado protocolo de entrenamiento de los MR podría suponer una mejora en la tolerancia a la fatiga, como a su vez una mayor eficiencia respiratoria, lo que podría retrasar la aparición del reflejo metabólico respiratorio (McConnell et al 2006), que tendría influencia positiva en el rendimiento deportivo, ya que el descenso de funcionalidad de los MR tiene influencia en el rendimiento aeróbico (Harms et al., 2000).

    Existe una diversidad de protocolos para el entrenamiento de los MR, como hiperventilaciones voluntarias (McConnell et al., 2004), entrenamiento inspiratorio con resistencia (Kilding et al., 2009; Verges et al., 2009; Enright et al., 2006; Downey et al 2006; Romer et al., 2002) dispositivos de espacio muerto (Cajigal et al., 2007; Cajigal et al., 2008), entrenamiento espiratorio con resistencia (Taylor et al., 2009) y otro más sofisticado llamado entrenamiento muscular respiratorio con resistencia (Wylegala et al., 2007; Koppers et al., 2006).

    Las investigaciones que involucran protocolos de entrenamiento de los MR no han arrojado resultados concluyentes (Edwards et al., 2009; Sheel et al., 2002). Algunos presentan resultados satisfactorios en ejercicios de resistencia (Cajigal et al., 2007; Cajigal et al., 2008; Edwards et al., 2008; Gigliotti et al., 2006) pero otros casos no parecen tener la misma respuesta (Romer et al., 2002; Verges et al., 2008; Williams et al., 2000), y otros que tienen incorporado un entrenamiento de los MR como forma de trabajo con resultados positivos y significativos (Holm et al., 2004). La variabilidad de datos puede ser producto de las diversas metodologías para sobrecargar los MR, los sujetos y los protocolos de entrenamiento empleados, como también estudios con escaso valor estadístico (Edwards et al., 2009). Pero cuando se han encontrado resultados positivos, se ha observado similitudes en los resultados, incluyendo el hecho de no encontrar marcadores fisiológicos importantes ni incrementos en el VO₂max. Esto es debido a que el entrenamiento de los MR no actuaría en niveles máximos, sino que colaboraría en mantener un elevado VO₂ y eficiencia respiratoria en ejercicios sub máximos de alta intensidad, mejoraría la cínetica de aclaración del lactato (Brown et al., 2010) y provocaría un descenso en las sensaciones de percepción del esfuerzo, tanto respiratorio como locomotor. Esto no sería acorde con la metodología para obtener los datos, debido a que generalmente estos estudios los realizan a partir de resultados con esfuerzos máximos, donde el VO₂max toma preponderancia (Edwards et al., 2009). Si bien hay resultados contradictorios, en estudios con dispositivo de espacio muerto y otras metodologías, se ha encontrado que las distancias recorridas aumentaron y la percepción del esfuerzo era similar o disminuida, pero sin incrementos en el VO₂max (Cajigal et al., 2007; Cajigal et al., 2008; Edwards et al., 2008; Volianitis et al., 2001). Muchas de las evidencias encontradas en funciones respiratorias o en percepción de esfuerzo han sido subestimadas por no encontrar marcadores fisiológicos importantes, como incrementos en el VO₂max, o muchas veces sin aumento en el rendimiento en valoraciones estadísticas. La diversidad de sujetos analizados, test que buscan esfuerzos máximos o supra máximos y asumir que la fatiga es un fenómeno sencillo y no multifactorial de difícil de control, ha hecho que el entrenamiento de MR sea cuestionado o con poco valor a la hora de la planificación del proceso de entrenamiento.

Conclusiones

    Nuevos rumbos se deben tomar en la planificación del entrenamiento deportivo al considerar que el sistema respiratorio es un limitante en el ejercicio físico, sobre todo en altas intensidades relativas. Al valorar el rendimiento deportivo como algo puramente lineal, evaluar a base de test de máximo consumo de oxígeno, en desmedro de la resistencia o rendimiento deportivo en la especialidad, así como también el no considerar otros fenómenos fisiológicos importantes, como la eficiencia respiratoria, revelan que aún quedan muchas aristas por conocer e investigar sobre este ámbito. Son necesarios más estudios que relacionen el entrenamiento de los MR con el deporte en sí y en sujetos con altos niveles de entrenamiento, como también más información del comportamiento del sistema respiratorio en actividades físicas con mayor intermitencia.

Aplicaciones prácticas

    El estudio de la fatiga de los MR es un fenómeno relativamente nuevo y que aún deja dudas por resolver, pero que sin embargo debe considerarse a la hora de planificar el entrenamiento en deportistas que utilizan altas intensidades relativas (~80 % del VO₂max).

    Los estudios nos revelan que algunos protocolos de entrenamiento de los MR producen buenos resultados en el rendimiento deportivo, sobre todo cuando la actividad se relaciona en mantener altos niveles de intensidad por tiempos prolongados, por lo cual sería conveniente buscar algún método de entrenamiento de los MR que afecte de forma positiva la mecánica y eficiencia ventilatoria. Considerar, además, los diversos parámetros a la hora de evaluar y planificar, como son el Umbral Anaeróbico y su desplazamiento (acercándose al VO₂max), el VT y el equivalente ventilatorio.

    Si existiesen cambios en la mecánica y eficiencia respiratoria, tendría impacto directo en la calidad de las sesiones de entrenamiento, ya que supondría elevar la intensidad o mantener una mayor capacidad aeróbica, ambas con repercusión en el rendimiento.

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