Valoración fisiológica y bioquímica del deportista de resistencia
	Centro Público para la Enseñanza del Deporte. Gobierno Vasco Departamento de Fisiología. Universidad del País Vasco (UPV-EHU) Nutriaktive. Asesoramiento Científico Técnico para la Planificación Deportiva	Aritz Urdampilleta aritz.urdampilleta@ehu.es (España)
	Resumen           Al realizar el deportista un periodo de entrenamiento sufre desgaste físico, poniéndose en marcha diferentes mecanismo fisiológicos y bioquímicos de supercompensación (neurofisiológicos, fisiológicos, hormonales, bioquímicos, inmunológicos. Así, el control de los parámetros fisiológicos y bioquímicos en el deporte resulta más que interesante, ya que será la base para poder entender lo que sucede en el deportista tras una carga de entrenamiento y nos permite optimizar estas cargas según la respuesta individual del deportista.           Palabras clave: Fisiología. Bioquímica. Bioenergética. Deporte.
	EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires - Año 18 - Nº 181 - Junio de 2013. http://www.efdeportes.com/

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Introducción: la Bioenergética en el deporte

    La alta exigencia en los deportistas cada vez más, crea la necesidad de controlar minuciosamente el proceso de adaptación al entrenamiento deportivo. Para ello la valoración fisiológica del deportista vital para establecer objetivos de entrenamiento según la vía metabólica que se quiera trabajar.

    La medicina del ejercicio físico y el deporte es una especialidad multidisciplinaria que investiga la influencia del ejercicio y del entrenamiento en las personas sanas y enfermas, y en los deportistas y su función apunta a una mejora de la salud y calidad de vida del deportista en cuestión (FMD, 2008). No obstante, la fisiología y la bioquímica aplicadas al ejercicio físico son ciencias relativamente jóvenes, que tienen entre sus objetivos el estudio de los principales mecanismos funcionales del medio interno y los cambios morfológicos y metabólicos que aparecen como consecuencia de la actividad física o deportiva sistemática, así como los procesos de adaptación y los mecanismos regulatorios que ésta genera esta. Así, estos conceptos se aplican al entrenamiento y a la mejora del rendimiento del deportista (Benítez-Franco, 2007).

    El concepto de bioquímica del deporte se asocia al aporte de energía necesaria para realizar un ejercicio y por tanto a los procesos bioenergéticos para la obtención de energía durante la actividad físico-deportiva (Wilmore y Costil, 2004). Pero no solo eso, sino la bioquímica se encarga también de la energía se utiliza para el movimiento, el aumento de la masa muscular o de los procesos de reparación de los daños musculares inducidos por la actividad física, más o menos intensa (Metral, 2008).

    Durante la actividad físico-deportiva, comparando con el estado de reposo es necesaria una gran cantidad de energía en un período corto (deportes anaeróbicos, así como sprints, lanzamientos, saltos…), mientras que en otras, los requerimientos son moderados pero constantes y duraderos (deportes de resistencia de larga duración como, la maratón, triatlón de larga distancia, alpinismo…). Así, son tres los sistemas energéticos involucrados que interaccionan entre sí en la que se encargan en la obtención de energía a través del la “moneda energética” ATP (Adenosin Tri-Fosfato) (nucleótido fundamental para la obtención de energía celular). Esta es la única molécula que se puede convertir directamente en energía. El ATP utilizado se recupera a través de 3 vías energéticas principales: 1) sistema anaeróbico aláctico, 2) sistema anaeróbico láctico y 3) sistema aeróbico. Estas se clasifican según el sustrato que utilizan para producir energía así como si realizan este procesos bioquímico en presencia de oxigeno o no. Así, según el sustrato utilizado, la rapidez de obtención de energía (potencia versus capacidad bioenergética) y forma de utilizar energía; aeróbicamente (en presencia de oxigeno) o anaeróbicamente (sin oxigeno) podemos diferenciar las diferentes rutas metabólicas.

Figura 1. Vías de obtención de energía. Estas se clasifican según la potencia y capacidad bioenergética y cada una de ellas tienes un 

sustrato concreto, en la que cuando se gasta el sustrato la obtención de energía para a la siguiente vía no tan potente (elaboración propia)

    La vía energética más potente; la anaeróbica aláctica, utiliza como sustrato energético la fosfocreatina y su potencia pude estar relacionado por sus depósitos de creatina, es por ello que una suplementación con monohidrato de creatina pueden aumentar las reservas en esta vía, y mejorar el rendimiento deportivo en pruebas de gran explosividad o en aquellas que haya repetidas y constante cambios de ritmos explosivos como sucede en los deportes de equipo.

    La vía anaeróbica láctica, depende de los depósitos de glucógeno, y se activa en gran medida en aquellos deportes de fuerza-resistencia, es decir generación de grandes cantidades de fuerza durante un tiempo relativamente largo (30”-9’). Así aquellos deportes como el remo olímpico, atletismo 400-3000 metros… tiene un gran componente anaeróbico láctico. Las reservas de glucógeno en un deportista relativamente musculado pueden llegar a ser de unos 400-500g, equivalente a 1600-2000 kcal, no obstante su potencia baja considerablemente cuándo: 1) disminuyen los depósitos de glucógenos (series repetidas) o 2) porque esta vía genera acidosis por la disociación del acido láctico. Lo cual la utilización elevada de esta vía genera toxicidad metabólica, a través de la generación de acidosis celular, lo cual puede haber sustrato suficiente pero también una limitación periférico-muscular.

    Por otra parte, tenemos la vía aeróbica, en la que la producción de energía se realiza en presencia de oxigeno, y según la intensidad, se utilizan como sustrato el glucógeno o los ácidos grasos libres. Cuando nos ejercitamos por debajo y cerca de nuestro umbral anaeróbico individual (UANI) (normalmente en deportista de resistencia el UANI se sitúa al 75-90%del VO2max según su capacidad aeróbica y nivel competitivo) utilizamos el glucógeno como combustible bioenergético, es decir realizamos la glucólisis aeróbicamente, sin que se acumulen grandes cantidades de acido láctico. No obstante, cuando pasamos este UANI, pasamos la transición aeróbica y entramos en una situación más anaeróbica (glucólisis anaeróbica y acúmulo de acido láctico mucho mayor y por tanto limitación temprana para seguir ejercitando a esa intensidad), es por ello que se le llama a esta zona, la zona de transición aeróbico-anaeróbica. Esta zona, como hemos comentado anteriormente suele estar en deportista buenos y muy buenos de resistencia entre 80-90%del VO2max y las lactacidemias aproximadas a esta intensidad suelen estar entre 3-4 mmol/l, pese a que tradicionalmente se la asociado esta intensidad a 4 mmol/l (este valor no deja de ser teórico, ya que esta equivalencia varía según el tipo de deportista o nivel competitivo, los deportistas de larga duración suelen tener su UANI por debajo de los 4 mmol/l). Por otra parte, cuando nos ejercitamos a unas intensidades más bajar, alrededor de unos 50-70%del VO2max, los deportistas obtienen energía a través de la vía lipolítica, es decir utilizando los ácidos grasos libres. Hay estudios que dicen que la máxima obtención de energía a través de esta vía suele estar entre el 60-68% del VO2max, y por tanto máxima “quema se grasa” se realizará a esta intensidad y esta intensidad equivale a unos 1,5-2 mmol/l e lactato sanguíneo.

Figura 2. Características de las vías energéticas, tipo de fibras involucrados y toxicidad metabólica (elaboración propia)

    Así, la obtención de energía a través de la vía aeróbica es la que más capacidad tiene, es decir, la obtención de energía es lenta pero muy duradera, al tener muchos depósitos energéticos a través de la grasa. No obstante, su uso puede tener ciertas limitaciones, ya que esta grasa no es totalmente disponible, es decir, esta grasa debería de estar disponible en la sangre o a nivel intramuscular, y esto suele tener más disponible los deportistas de larga duración muy entrenados y no cualquiera, y cuando esta no está biodisponible es cuando empezamos a degradar masa muscular a través de la proteólisis: 1) se activa el ciclo de glucosa alanina y a través de la alanina se forma glucosa en el hígado y 2) se obtiene energía directamente a nivel muscular a través de los aminoácidos valina, leucina e isoleunica (aa ramificados) (AAR). Algunos autores alegaban que el aumento de los AAR influían en la generación de cansancio psicofísico (por el aumento de los niveles de triptófano que se produce cuando los AAR disminuyen), aunque no se ha demostrado que la utilización de los AAR durante la actividad física, ni disminuyan la fatiga ni aumente el rendimiento deportivo (Urdampilleta, 2012). En este estado el organismo está en un proceso e gran catabolismo muscular, se aumentan los niveles de cortisol así como se observan aumento de urea sanguínea, que podemos observar en una analíticas bioquímicas en sangre (Urdampilleta, 2013).

    Así, podemos decir que la prioridad de la vía energética no sólo depender e la intensidad, sino también de los depósitos energéticos.

    En los deportes a nivel general, todas las vías energéticas y activación e diferentes fibras musculares se activan a la vez, en diferentes proporciones. La interacción, el predominio y la especificidad de estos sistemas, dependen de la intensidad, del volumen, de la densidad, y de la frecuencia del ejercicio y de las características propias de cada deportista, como la genética, la alimentación, el descanso, los hábitos de vida, el ambiente social que lo rodea y el entorno afectivo que también influirán a nivel hormonal. Por otra parte, no sólo hemos de tener en cuenta el uso bioenergético sino también tener en cuenta que tenemos diferentes fibras musculares (de tipo ST, FTa y FTb). Estas fibras musculares, están en estrecha unión a una vía metabólica, así por ejemplo, la vía anaeróbica aláctica se asocia a las fibras rápidas de tipo FTb y el metabolismo anaeróbico láctico a las fibras FTa. La vía aeróbica en cambio se asocia a las fibras lentas (rojas) de tipo ST, y los deportistas de resistencia de larga duración tienen este tipo de fibras, al ser más oxidativas bioquímicamente y tener más capilares (mayor aporte de oxigeno y nutrientes).

    Es por ello, que es necesario el conocimiento de las distintas situaciones metabólicas y musculares, tanto en los deportistas como en aquellas personas que recién se incorporan a una actividad físico-deportiva. Todo lo que sucede en un cuerpo en movimiento tiene su punto de partida en la actividad metabólica muscular. Si ésta fallara (por disminución de los depósitos energéticos, por desequilibrios hidroelectrolíticos, por una inactivación inadecuada de fibras musculares…), la acción bioenergética se ralentiza, se vuele ineficaz y por tanto disminuye el rendimiento deportivo. Mientras mayor sea la intensidad en el trabajo físico, más rápida será la necesidad de generar energía, y por eso el ATP requiere ser repuesto más rápidamente. Entonces aumenta la velocidad de las reacciones bioquímicas involucradas, logrando aportar esta energía según el requerimiento específicos (Metral, 2000).

    La calidad del entrenamiento deportivo depende de la rapidez con que se recuperen los diversos sistemas energéticos y los sustratos utilizados durante el esfuerzo. De las misma manera, por el aumento de los depósitos energéticos a través de un periodo de entrenamiento o estrategias dietético-ergonutricionales.

    Al realizar el individuo un ejercicio físico-deportivo sufre desgaste físico, disminuyendo el rendimiento proporcionalmente al esfuerzo, poniéndose en marcha mecanismos de defensa neurofisiológicos (neuromusculares), fisiológicos (cardiovascular, respiratorio, renal...), hormonales, bioquímicos, inmunológicos. Es por ello que el control de los parámetros fisiológicos y bioquímicos en el deporte resulta más que interesante, ya que será la base para poder entender lo que sucede en el deportista tras una carga de entrenamiento y nos permite optimizar estas cargas según la respuesta individual del deportista (Lac, 2004).

    Desde el punto de vista fisiológico y bioquímico, el análisis de los parámetros que se modifican durante la práctica de una actividad físico-deportiva puede ser más que interesante para el deportista y su grupo médico. A través de esta mini revisión se analizan los siguientes cuestiones: ¿qué parámetros medir?, ¿en qué momento?, ¿con qué frecuencia?...

Fisiología y bioquímica en el deporte

    Las grandes exigencias físicas y psicológicas a las que se encuentran sometidos los deportistas de alto rendimiento, sumado a los costos económicos que implica su carrera deportiva, y al prestigio de la institución a la que pertenecen, hacen necesario ampliar los conocimientos de la respuesta del deportista al entrenamiento. Éstos se basan principalmente en el estudio sobre los controles fisiológicos y bioquímicos de dicho proceso. Esta respuesta es integrada y permite a los diferentes órganos y sistemas el mantenimiento de sus funciones. Se inducen cambios metabólicos y funcionales que deben evaluarse con el fin de esclarecer si constituyen un efecto beneficioso o perjudicial sobre el deportista. De esta manera se podrá cumplir con la premisa de asegurar y mantener su salud. Es necesario detectar situaciones que limiten la práctica deportiva, favorezcan el riesgo de lesiones o patologías de base, orienten específicamente el entrenamiento y permitan un máximo de rendimiento (Meléndez-Ortega et al, 2006).

    El uso del consumo de oxigeno (VO2) en la fisiología del deporte, se ha utilizado con mucha utilidad y se ha utilizado para establecer zonas de entrenamiento a través del cociente respiratorio (RER), que divide los parámetros el consumo de oxigeno y expulsión de CO2. Cuando esta se acerca a un valor de 1, equivale que a esa intensidad de ejercicio se hace uno exclusivo de hidratos de carbono como combustible energético. En las pruebas de esfuerzo submáximas se utiliza como criterio de finalización de la prueba de esfuerzo, cuando se les hace a sujetos no deportistas.

    No obstante para el control las zonas de entrenamiento, tradicionalmente actualmente se utiliza habitualmente frecuencia cardiaca, no sólo para esto sino también para detectar u n posible síndrome de sobreentrenamiento a través de la variabilidad de la frecuencia cardiaca (Alvarez-Hermz et al, 2012).

Figura 3. Estimación y control de la vía energética utilizada durante una sesión de entrenamiento.

    No obstante, la frecuencia cardiaca no deja de ser un parámetro en la que puede variar además de la intensidad del ejercicio físico, por otra variables psicofísicas, así como afectan otros factores en ella, la fatiga, sueño….lo cual a veces no resulta ser un parámetro eficaz, aunque en las intensidades bajas y continuas es un parámetro adecuado para el control de la carga cardiovascular y trabajo de las zonas aeróbicas. No obstante, para mayor especificidad y cargas anaeróbicas, son cada vez más utilizadas otros parámetros como la velocidad (km/h) en la carrera a pié o la potencia (watios) en bici. Estos dos últimos aportan mayor especificidad para el control de las intensidades de entrenamiento.

    Así, dentro de la valoración fisiológica, mediante una Prueba de Esfuerzo Escalonado Interválico Progresivo Maximal (EPIM), podemos obtener información sobre las zonas aeróbicas y anaeróbicas de entrenamiento deportivo. En los deportes de resistencia, el umbral aeróbico (UAe) y umbral anaeróbico individuales (UANi) son esenciales para los entrenamientos de la vía aeróbica lipolítica y glucolítica (Viru y Viru, 2003).

    Así por ejemplo, a una intensidad de entre 60-68% del VO2max que puede tener el UAe un deportista de resistencia aeróbica de larga duración (DRLD) y los preparadores o fisiólogos deportivos, saben que a esta zona se potencia al máximo la quema de grasa y eficiencia metabólica. Por otra parte, estos suelen tener el UANI a en tornos al 80-90% del VO2max (Wilmore y Costil, 1998). Cuando más alto sea este umbral, el deportista será capaz de mantener el ritmo a intensidades elevadas utilizando energía de forma aeróbica y así reservar durante más tiempo los depósitos de glucógeno muscular.

    Así el control y seguimiento de estos umbrales será básico y necesario para llevar a cabo unos adecuados entrenamientos aplicados para la mejora del rendimiento deportivo (Viru y Viru, 2003), ya que según modalidades deportivas o características individuales de los deportistas (cantidad de fibras de tipo ST o FT), estos umbrales pueden varias mucho como se observa en la siguiente figura 4.

Figura 4. Curvas típicas de lactato según tipo deportista y cantidad de fibras musculares (elaboración propia)

    Así el objetivo de cualquier entrenador o fisiólogo deportivo tiene que ser llevar a la derecha la curva de lactato para que el deportista de resistencia de larga duración sea más eficaz a la misma carga de entrenamiento.

Figura 5. Perfiles de lactato en un cicloturista después de realizar una prueba de esfuerzo en pretemporada y después de un periodo de entrenamiento

    Ciertos parámetros bioquímicos tienen potencial utilidad para evaluarlos en el contexto deportivo. Los marcadores más prácticos serán aquellos que puedan medirse de modo rutinario en el laboratorio y que puedan ofrecerse al equipo de salud del deportista como parte del respaldo médico. Los entrenadores y deportistas tienen un interés cada vez mayor en conocer la evolución bioquímica a lo largo de un proceso de entrenamiento, es así que se incluye a la bioquímica deportiva en el estudio de las adaptaciones del organismo (Gleeson, 2002). La exigencia cada vez mayor por conseguir resultados deportivos y preservar la salud del deportista, hace que el conocimiento de algunos parámetros bioquímicos se convierta en una herramienta útil para la evaluación del rendimiento deportivo. Los tópicos más frecuentes son el efecto negativo del entrenamiento de alta intensidad y la aparición de la fatiga crónica o el llamado síndrome de sobreentrenamiento (SSE).

    La adaptación que el organismo consigue a partir de la realización de una actividad física sistemática y ordenada, se pone de manifiesto en la variación de ciertos parámetros bioquímicos. Desde la bioquímica deportiva se plantean una serie de análisis para el estudio de los mismos, que están directamente relacionados con el metabolismo de los sistemas que participan del ejercicio. El estudio fisiológico y bioquímico de todos los cambios metabólicos que ocurren durante el desarrollo de una práctica deportiva, permite evaluar tanto el entrenamiento físico como la planificación del mismo. Así, las analíticas sanguíneas con parámetros bioquímicos, hematológicos y hormonales ofrecen información de gran utilidad para el médico deportivo, fisiólogo o nutricionista deportivo para el seguimiento nutricional y control de la carga interna del entrenamiento (Viru y Viru, 2013).

    En el deporte en la interacción entre la fisiología y hematología, en la literatura médica se conoce bien el estado pseudoanémico de los deportistas, que se da esta en los individuos que realizan la actividad física de larga duración y traumática (correr) de manera regular y sus susceptibilidad aumenta en debe evaluarse desde los aspectos clínicos y por los parámetros hematimétricos (MCHC), que no son afectados por la dilución suficiente de hierro, o vitaminas B12 o B9, sino que es una adaptación reológica del entrenamiento deportivo. En este caso el diagnostico médico debería realizarse desde los aspectos clínicos y parámetros hematométricos que no son afectados por la hemodilución. Este aumento del volumen plasmático y disminución del hematocrito es beneficioso para el deportista, ya que incrementa el ritmo cardíaco, facilitando la llegada de oxígeno al músculo (Bonilla et al, 2005).

    Los electrolitos más comprometidos con el metabolismo y fisiología muscular son calcio, magnesio, potasio y sodio, como responsables de la excitabilidad nerviosa y muscular. Las concentraciones extracelulares de magnesio son críticas para el mantenimiento de la misma, a través de la generación de potenciales eléctricos en las membranas celulares y de la transmisión de los impulsos nerviosos a las uniones mioneurales, y puede ser que el dolor muscular venga por el déficit de este. La fatiga muscular y otros síntomas precoces de deficiencia de magnesio se relacionan con disminuciones en su concentración a nivel muscular y no se detectan a nivel sérico (Rosés, 2002). El calcio, imprescindible para la realización de actividad física, interviene en el proceso de excitación y contracción del músculo esquelético y deberíamos de toma entre 800-1200mg/día de este mineral. El sodio contribuye decisivamente a mantener el volumen del líquido extracelular y estimula la absorción intestinal de hidratos de carbono y agua, necesarios para reponer las reservas energéticas, lo cual es imprescindible que esta esté en la bebidas isotónicas para los deportistas, habitualmente se suele añadir en proporciones de 0,5-0,7 g/l de bebida isotónica.

    La glucosa y el perfil lipídico, son parámetros utilizados en las consultas médicas para el control de la salud cardiovascular. Según algunos autores se considera necesario un trabajo de entrenamiento prolongado para influir sobre los niveles plasmáticos de HDL y LDL (Boraita, 2004), pero para el control de los entrenamientos parece que no tienes interés. Del generalmente aceptado concepto del rol beneficioso de la actividad física sobre la prevención de la enfermedad cardiovascular, surge como una paradoja que se considere al entrenamiento aeróbico como generador de un gran consumo de oxígeno, con un pronunciado estrés oxidativo. La oxidación de las LDL es un paso importante en la formación de placas aterogénicas, proceso susceptible de ser inhibido por las HDL (Brites et al, 2006). El incremento en el metabolismo producido por el ejercicio físico, induce un aumento en la producción de especies reactivas acarreando un daño potencial y a la vez que se inducen especies necesarias para el proceso adaptativo ante el entrenamiento (Klapcinska, 2006). Según diferentes investigaciones se sugiere que el ejercicio aeróbico incrementa los niveles de HDL y la capacidad antioxidante del plasma, pudiendo conformar una protección adicional para inhibir la oxidación de las LDL y así no ser necesario el consumo de antioxidantes liposolubles (Brites et al, 2006).

    La concentración de ácido láctico en plasma es la herramienta más común para valorar la carga de entrenamiento, donde valores superiores a 4 mmol/l, indican gran intensidad del entrenamiento y se utiliza para correlacionar las intensidades metabólicas marcadas en la prueba de esfuerzo (Billat, 1996) para luego indicar zonas según la frecuencia cardiaca, potenciar o velocidades concretas. Aunque hasta ahora, solamente se utilizaba la frecuencia cardiaca para el control de la intensidad de zonas de entrenamiento aeróbicas, actualmente se utilizan cada vez más la potencia o velocidades de carrera. Esto hace que el entrenamiento esté mucho más individualizado.

Figura 6. Utilidad del lactato sanguíneo para establecer zonas de entrenamiento y presuponer uso de vías energéticas (elaboración propia).

    La urea, la alanina o el aumento de cuerpos cetónicos, nos indican un vaciamiento de los depósitos de glucógeno muscular, utilización de otros sustratos energéticos y en esta situación se da un aumento de destrucción proteica (proteólisis) (Martínez-Sanz y Urdampilleta, 2012; Urdampilleta et al, 2012).

Figura 7. Ciclo de glucosa-alanina, activación de enzimas proteolíticas, y aumento de la urea sanguínea (elaboración propia).

    Otras enzimas como la creatinquinasa (CK), lactato deshidrogenasa (LDH) y dos aminotransferesas (transaminasas); la transaminasa glucooxalacética (GOT) o aspartato aminotransferasa (AST) y la glutamicopirúvica (GTP) o alanina aminotransferasa (ALT), sugieren en concentraciones altas, que la carga de entrenamiento fue elevada produciendo roturas miofibrilares o activación del ciclo de glucosa-alanina (cuando se vacían los depósitos de glucógeno muscular) (Fallon et al, 2008).

    A la vez, la determinación de otros sustratos como el amonio, glutamina o el ratio testosterona/cortisol, sirven para detectar un posible estado de sobre-entrenamiento. Así mismo, las últimas investigaciones sugieren que elevadas concentraciones de cortisol disminuyen el sistema inmunológico (Urdampilleta et al, 2013).

    Cuando un deportista está sobreentrenado, los niveles sanguíneos de cortisol aumentan, mientras que los de testosterona y testosterona libre disminuyen, debido al efecto adverso del cortisol. La disminución de este índice sugiere un desbalance de los procesos catabólicos y anabólicos. Algunos autores sugieren que el cortisol sérico se normaliza luego de períodos de entrenamiento superiores a las cinco semanas, y la relación de este índice no se altera, como consecuencia de la capacidad adaptativa del organismo. La bibliografía consultada indica un valor de referencia para este cociente, superior a 0,3 (Fallon, 2008).

    Con todo lo comentado anteriormente es crucial planificar tanto pruebas de esfuerzo como controles bioquímicos y hematológicos para una optimización en el control de la salud y rendimiento deportivo del deportista:

Tabla 1. Protocolo de análisis bioquímicos para el seguimiento integral de los deportistas (elaboración propia)

Conclusiones

    Tener una información más precisa para el control y seguimiento del entrenamiento deportivo, se observa que cada vez es más necesario para individualizar más las posibles intervenciones dietético-nutricionales así como optimización del entrenamiento deportivo.

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