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PRINCIPIOS BASICOS DE LA FISIOLOGIA DEL EJERCICIO
ORIENTADOS A LA PREVENCION Y CALIDAD DE VIDA

Mecanismos de producción de energía
Intentando abordar este tema de manera integrada con aspectos nutricionales, es conveniente recordar que la energía proviene de los alimentos ingeridos, que su digestión es muy particular dependiendo si están compuestos por proteínas, grasas o hidratos de carbonos, que la forma en que se almacenan depende de variables multifactoriales y que su utilización va a depender de las necesidades que le impongamos a nuestro organismo o en su defecto se depositan o se excretan.

Las demandas energéticas van a estar acondicionadas a la intensidad y a la duración de los esfuerzos. Así mismo el tipo de substrato que se utilizara también va a depender de la intensidad y volumen del esfuerzo y lo que es más importante cada tipo de esfuerzo va a estimular, órganos, sistemas y organelos de manera diferenciada.

Teniendo esto en claro, podemos deducir que es absurdo prescribir o indicar solo "ejercicio físico" sino esta bien determinada la dosis al igual que un medicamento. Si bien este ultimo es especifico a cada enfermedad y según peso y edad, el ejercicio es menos especifico por el enorme efecto fisiológico que contiene, pero también debe indicarse de acuerdo a los niveles de capacidad física tanto aeróbico como anaeróbico y de esta forma la dosis debe estar en relación a dicha capacidad detectada en términos de intensidad, duración y frecuencia. Desde el punto de vista de como un mismo ejercicio, similar en intensidad y duración, puede tener efecto fisiológico totalmente distinto para uno u otro sujeto ya que caminar a una intensidad de 5 kilómetros por hora mediante 30 minutos en forma continua, para uno puede tener un efecto fisiológico en términos cardiovasculares excelente y que implica un gasto energético proveniente de la combustión de grasas en un alto porcentaje, para otro puede ser un stress cardiovascular anormal, con alta combustión de azucares solamente y con producción de ácido láctico. Ese sujeto, aparte de que no hará más ejercicio, no lograra completar los 30 minutos y su disnea se prolongara por varias horas. Sin embargo si este sujeto hace dicho esfuerzo de manera no continua sino mas bien intermitente, podrá hacerlo a dicha velocidad y durante 30 minutos y los efectos, dependiendo de los objetivos, pueden ser cumplidos, como por ejemplo en términos de modificaciones de la composición corporal.

Lo que sí esta claro es que un plan de entrenamiento para la prevención de una osteoporosis, nada tiene que ver con un plan destinado a la corrección de niveles de lípidos en sangre, ya que la forma de estimular el metabolismo del tejido óseo es diferente a la de elevar los niveles de actividad de la lipoproteinlipasa que al parecer permite la disminución de triglicérido y el aumento de HDL en sangre.

En resumen conociendo los elementos básicos que permiten la producción de energía, es posible dosificar la intensidad y duración de un determinado esfuerzo muscular y de ese modo orientar dicha dosis a un objetivo claro, permitiendo así la optimización del ejercicio, aspecto que se encuentra en pleno proceso de investigación.

Fenómeno de integración fisiológica
No son muchas las situaciones que permiten un compromiso casi total del organismo como lo es la del ejercicio físico. Solo el embarazo puede semejar algo parecido pero con la gran diferencia que esta integración es lenta (9 meses) comparada con el ejercicio que solo en segundos puede involucrar prácticamente toda la biología del ser humano. Tratar el fenómeno de integración fisiológica que ocurre durante el ejercicio, es poder darse cuenta que la estimularon de los mecanismos de producción de energía es un fenómeno complejo. Parte desde la estimulación nerviosa, con su respectiva secreción de neurotransmisores que despolariza la membrana del músculo y se desencadena en su interior una serie de modificaciones moleculares que se inician con la liberación del calcio por parte del retículo sarcoplasmático, la degradación de adenosin tri-fosfato, la conexión de actina y miosina, la recaptura del calcio, la presencia de metabolitos y resultando el consiguiente desequilibrio entre ATP y ADP, que da inicio a otra serie de múltiples mecanismos. Esto que ocurre en fracciones de segundos, moviliza gases en sangre que en coordinación con grupos articulares, estimula centros respiratorios, crece la ventilación y paralelamente el corazón incrementa su frecuencia cardiaca y su fuerza de contracción impulsando una mayor cantidad de sangre por cada sístole y por minuto. Fenómenos de redistribución sanguínea y de cambios en la presión arterial, se suceden y una vaso dilatación periférica ocurre para aumentar los flujos sanguíneos en las partes comprometidas con el esfuerzo incluyendo a la piel que permitirá la termolisis generada por la combustión muscular.

La inhibición de ciertas glándulas endocrinas y la estimulación de otras permitirán que estos cambios se ajusten y se coordinen de manera adecuada para mantener el equilibrio homeostático. La aldosterona se elevara para retener el sodio a nivel renal que se pueda perder mediante la transpiración y también la hormona antidiurética permitirá una reducción en la producción de orina evitando así una deshidratación rápida. El páncreas frenara su excreción de insulina la que se mantendrá en niveles estables, impidiendo la liberación de ácidos grasos pero en contra partida el glucagon liberará glucosa hepática la cual será incorporada al tejido muscular mediante acción de la adrenalina, la cual también permitirá la lipólisis y aportar así ácidos grasos al torrente sanguíneo y a la mitocondria donde serán convertidos mediante la actividad enzimática mitocondrial en ATP. Toda esta acción producirá ácido láctico y oxido nítrico que aseguraran una vasodilatación adecuada al músculo lo que le permitirá incorporar más oxigeno y eliminar el anhídrido carbónico. Esto es lo que ocurre durante el ejercicio y la magnitud y la perfección de estas adaptaciones agudas van a ser cada vez más perfeccionadas y optimas en la medida en que sistemáticamente se someta a estas estructuras al stress fisiológico del ejercicio físico. Pero lo más interesante ocurre post-ejercicio en los procesos de recuperación de los depósitos de energía, en la restauración de los tejidos, membranas y organelos destruidos con el ejercicio mediante los fenómenos de síntesis de proteínas tanto funcionales como estructurales. Durante este proceso, de adaptación crónica, las hormonas juegan un rol y acción fundamental mediada por factores de crecimiento del tipo 1 y 2, (IGF).

Este es una síntesis del panorama que ocurre durante la ejecución de un esfuerzo de determinada magnitud. Cada célula comprometida con el ejercicio, tiene por otro lado otra aventura fisiológica y bioquímica interna mucho más compleja que la recién descrita.

Por lo tanto no resulta fácil, conociendo estos procesos, dejar a alguien sin ejecutar ejercicios en forma periódica ya que ningún medicamento o tipo de vida puede generar, estimular y renovar sus estructuras como se puede lograr mediante el estímulo del ejercicio físico. Por otro lado ignorar este fenómeno de integración por parte de los profesionales de la salud y del ejercicio es simplemente negar una real y efectiva posibilidad al ser humano de mejorar su estilo de vida intra e inter personal.

Mecanismos de regulación endocrina
Con relación a lo expuesto anteriormente sobre la integración del sistema neuroendocrino al esfuerzo físico, debemos agregar que el entrenamiento produce adaptaciones especificas de este sistema y una de las evidencias más claras esta en la forma que la respuesta hormonal, mediante la medición de sus respectivos niveles en sangre, se modifica, disminuyendo o aumentando frente a una carga de trabajo dada. Esto refleja la modificación de la señal que recibe y con la que responde el sistema autonómico neuro endocrino. Por otro lado también el entrenamiento en otro tipo de hormonas o de glándulas puede provocar cambios en la actividad secretora de una glándula endocrina. Es conocido el hecho de que en atletas entrenados esta aumentada la capacidad secretora de la medula adrenal ante esfuerzos intensos lo que se verifica en la exagerada respuesta que esta hormona tiene ante diversos estímulos como hipoglicemia, hipoxia, hipercapnia o ante la presencia de glucagon, cafeína y otros ante un ejercicio máximo y los fisiólogos llaman o caracterizan a "la medula adrenal del deportista" como una característica típica de adaptación de este sistema al entrenamiento.

También es interesante destacar el fenómeno de adaptación en términos de eficiencia de este sistema debido básicamente a la modificación de la sensibilidad de los receptores hormonales. Esta modificación permite cumplir con los roles determinados de una hormona con menores niveles de secreción o circulante. Por ejemplo ante una infusión de glucosa un sujeto entrenado responde con menores niveles de insulina que uno no entrenado, obteniéndose el mismo resultado, es decir, el rol de la insulina se hace más eficiente ya que con niveles significativamente inferiores se pueden corregir los niveles de glucosa sanguínea. Lo complejo del estudio en esta área está en el hecho de que determinar el nivel circulante de una hormona y deducir de ahí que esta haya sido mayor o menormente secretada es difícil. También esta el hecho de que dicha hormona pueda ser más rápidamente metabolizada por el hígado. Pero en definitiva el hecho de tener menores niveles de insulina circulante y también adecuados niveles de glucosa en sangre, ya es un efecto protector ya que también un nivel bajo de insulina en sangre, contribuye a la prevención de la hipertensión y de la arteriosclerosis, fenómenos comúnmente asociados a las hiperinsulinemias.

No podemos dejar de mencionar por ejemplo que un exhaustivo entrenamiento en la mujer puede conducir a un hipogonodismo hipogonadotrófico lo que reduce la fertilidad e incrementa el riesgo de fractura.

Desde nuestro punto de vista del estudio de esta área integrada de nutrición y ejercicio, es interesante indicar que la respuesta hormonal al ejercicio posee efectos muy variados y promueve la movilización de glucógeno y triglicérido desde compartimentos extramusculares a los intramusculares. La cantidad a movilizar de estos componentes de diferentes depósitos no solo depende de las respuestas hormonales y de la actividad contractil del tejido muscular, sino también del tamaño y llenado de los depósitos, del estado de los receptores hormonales y de la capacidad de las enzimas involucrados en estos procesos. Por otro lado la diferencia entre los depósitos de energía intra y extra muscular pueden en cierta manera decidir la preferencia de la hormona a donde cumplir su rol. Los mecanismos de seguridad son bien conformados y no necesariamente una escasa movilización de depósitos extramusculares promueve el consumo de los depósitos intramusculares. Al parecer todo va a depender de la actividad enzimática que cada compartimento posea para hacer prevalecer su metabolización respectiva. Durante el ejercicio las hormonas van a ser estimuladas dependiendo en cierto modo de la sensibilidad de los receptores de los depósitos en coordinación con el tipo de fibras reclutadas para un especifico movimiento y así ver la afinidad de estas para metabolizar uno u otro tipo de substrato energético. De este modo también existiría un feedback que le permitiría saber al sistema que tipo de substrato debería movilizar para ser transportado y entregado al músculo.

En definitiva esta área, la del control neuroendocrino durante el ejercicio y post ejercicio, debe ser debidamente considerada en el diseño de planes específicos de entrenamiento indistintamente si estos están destinados a un aumento del rendimiento o al tratamiento o prevención de alguna alteración metabólica.

Procesos de adaptación celular
El hecho de modificar órganos y sistemas en términos estructurales y funcionales con el entrenamiento físico, implica primariamente modificaciones celulares y de cada una de las células que conforman dicho órgano y a su vez un sistema. Cada célula va a renovar desde su membrana hasta cada organelo y contenidos que posea para su función. No estamos en condiciones de hacer un escrito sobre el tema, por su complejidad y escasa investigación desarrollada en el tema, pero claramente cuando el ejercicio físico cumple con umbrales adecuados de intensidad y duración, se producen micro lesiones o microfracturas o destrucción de elementos proteicos de cada célula en cuestión que esta comprometida con el esfuerzo físico diseñado o a la que ha sido sometida.

En los estudios llevados a cabo básicamente en el Laboratorio de Biología del Ejercicio de la Universidad de Tartu por los investigadores A.Viru y T. Seene, se ha podido observar claramente mediante estudios moleculares y microscópicos, los cambios producidos tanto en los gránulos de depósitos energéticos como también los cambios en la habilidad de la célula para utilizar dichos depósitos. También estos investigadores han podido analizar diversos metabolitos indicadores en la orina de destrucción de ciertos compartimentos celulares y observar y correlacionar al mismo tiempo los cambios que han experimentado dichos organelos o compartimentos. Los fenómenos van desde la proliferación de algunas terminaciones nerviosas que favorecen los procesos pre y postsinapticos, el aumento de la permeabilidad selectiva de las membranas hasta modificaciones del aparato de Golgi, bandas z, filamentos de actina, enzimas, etc., etc... Este hecho o estos fenómenos de adaptación intracelular comandan en definitiva la capacidad funcional de la célula, del órgano y del sistema propiamente tal.

Debemos, además, estar conscientes de que el fenómeno de adaptación de la célula muscular, es una parte de las adaptaciones ya que otras células, no musculares sufren cambios y especial atención requieren las del músculo cardiaco y todo su sistema cardiovascular, en que receptores alfa y beta adrenégicos comandan los volúmenes de sangre impulsados y dichos receptores sufren modificaciones de magnitudes también impredecibles cuando se analizan adaptaciones individuales en el ser humano. Los propios mecanismos metabólicos de autoabastecimiento energético de la célula cardiaca, la permeabilidad de sus membranas, sus mitocondrias y sus enzimas oxidativas, también están sujetas a modificaciones importantes y vitales para la ejecución de esfuerzos físicos.

Es en este campo, el de los mecanismos de adaptación celular, donde la investigación, en relación a los cambios reales y objetivos de las capacidades deben ser evaluados, para poder aislar así al fenómeno del rendimiento de la enorme cantidad de contaminantes no fisiológicos ni bioquímicos que tienen que ver con la expresión funcional de alguna variable biológica del movimiento.

Entrenabilidad y desentrenabilidad
Este es otro de los grandes motivos de estudio en el área de la fisiología del ejercicio. Básicamente trata de estudiar en primer lugar como un cuerpo humano experimenta cambios en su capacidad o rendimiento, luego de que depende la magnitud de dichos cambios y también la velocidad conque se producen dichos cambios. Lo complejo en esta área de investigación es que el cambio que cada ser humano experimenta con el entrenamiento en su condición física es un fenómeno bioquímico, anatómico y fisiológico de dependencia multifactorial y es así que cuando evaluamos la capacidad de consumo de oxigeno de un deportista o de su máxima capacidad aeróbica, simultáneamente estamos evaluando la capacidad funcional de más de 50 variables fisiológicas y que a su vez cada una de ellas también depende de decenas de fenómenos intra y extracelulares.

Por ejemplo es bien sabido que el consumo de oxigeno depende, entre otros factores, de la capacidad del corazón de enviar en cada sístole un volumen sanguíneo, es decir, mientras mayor es el volumen sistólico, mayor es la capacidad de consumir oxigeno. Pero para esto es bien sabido que simultáneamente debe existir un aumento de capilares, un aumento de la actividad enzimática mitocondrial y también un aumento del tamaño o de la densidad mitocondrial principalmente de las fibras rojas del músculo.

¿Es verídico que estas variables aumentan sincrónicamente o simultáneamente y porcentualmente en forma similar? ¿Puede existir la posibilidad de que incluso una de estas variables no se modifique?

Las diferencias interindividuales en la forma de adaptarse al entrenamiento son enormes y en muchas variables superan el 100%, es decir, sujetos sometidos al mismo tipo de entrenamiento, unos pueden aumentar la capacidad funcional de un organelo o fenómeno un 20% y otros en un 50%, es decir más del 100% con relación al otro. También existe la posibilidad de que en este grupo de sujetos del ejemplo anterior, sometidos a un mismo entrenamiento, algunos ni siquiera experimenten un cambio mientras que otros sí. Lo más dramático de todo esto es que hay otros sujetos en que todas, fíjese bien todas, sus variables de las cuales depende una capacidad física determinada experimentan enormes progresos o cambios. Estos individuos son los que pueden partir de niveles iniciales muy inferiores a la media y sin embargo progresan mucho más que aquellos que parten de niveles superiores.

Acá estamos cayendo en el otro problema de la entrenabilidad, que es la velocidad con que algunos experimentan cambios. Cada variable bioquímica o fisiológica tiene un ritmo o velocidad para cambiar su nivel de capacidad funcional. Es así como al controlar cuidadosamente el rendimiento de los sujetos entrenados de forma similar, nos vamos a encontrar con algunos que a las pocas semanas experimentan cambios significativos y otros no y esto ocurre también a nivel de estructuras, órganos y sistemas por separados lo que al parecer dependen de las características genéticas de cada individuo.

Si entendemos, a grosso modo, que para modificar un padrón fisiológico determinado se requiere de una dotación determinada, casi previa al nacimiento, de las estructuras que lo conforman, posteriormente este padrón anatomo-fisiológico va a depender de la estimulación y secreción hormonal a la que esta sujeto, de la calidad de sus receptores y del poder de síntesis de proteínas estructurales y funcionales que pueda experimentar. De esta forma podemos encontrar diferentes tipos de entrenabilidad o de respuesta al entrenamiento y que pueden ser clasificados de la siguiente manera:

Sujetos con gran o alta respuesta al entrenamiento; sujetos con baja respuesta al entrenamiento, sujetos que responden rápidamente u otros que responden de manera tardía. De esta forma también pueden ser clasificados como sujetos de alta y rápida respuesta; de alta pero tardía respuesta o en su defecto, de respuesta baja pero rápida o de respuesta baja y además lenta.

En resumen, los efectos del entrenamiento físico si bien a niveles iniciales pueden comportarse más o menos de manera homogénea en la población, cuando se desea exigir mayores niveles, las respuestas son tremendamente variadas y diversas entre un sujeto y otro, aunque sean de iguales características y sometidas a similares tipos de trabajo.

La desentrenabilidad también tiene características similares. Las variables de las que depende un determinado rendimiento o función, se desentrenan o pierden sus potenciales logrados de manera muy diversa, así es como por ejemplo, la actividad enzimática se pierde de manera muy rápida en relación al volumen cardiaco, por lo que es necesario conocer muy bien cuales son las variables modificadas en el entrenado para poder predecir en cuanto tiempo va a perder su condición y en cuanto la va a recuperar.

Conclusión
De todo esto se puede deducir una serie de conceptos que guardan relación con la prudencia que se debe tener al elegir los famosos seudotalentos, la prudencia que se debe tener con la eliminación de uno u otro candidato al entrenamiento y por sobretodo la prudencia que se debe tener con el hobby de efectuar pronósticos sobre el futuro y la fecha con que uno u otro deportista o paciente va a progresar. Los fenómenos biológicos involucrados en el actividad física si bien son coherentes e integrados, intrínsecamente poseen una independencia o individualidad, caracterizados por un ritmo de adaptación, por una velocidad y una magnitud en relación al cambio a experimentar bastante particular y especifica. Si bien pueden afrontar el efecto agudo del estrés fisiológico del ejercicio, no significa que se adapten y mejoren su capacidad funcional de manera sistemática o se rigen por una ecuación general.

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