Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
FISIOLOGIA DEL EJERCICIO
D uran te la rea liza ción de eje rcicio f ís ic o participan p rác ticame nte todo s los s iste mas y órg anos del cue rpo huma no. A sí el siste ma musc ular es el e fec tor de las órd enes m otoras gen erad as en e l sist ema ne rvios o cen tral, sien do la p articipa ción de ot ros s iste mas (c omo e l ca rdiov asc ular, pu lmo nar, e ndoc rino, re nal y ot ros) fund ament al p ara el apo yo en ergé tico hac ia el t ejid o mu scu la r pa ra m ante ner la ac tividad mot ora. E n est a exp osición no s cen tra remos e n los asp ect os met abólicos y adap tac io nes qu e se da n e n los dife rent es órg anos y s is tema s de nues tro organismo , cua ndo rea lizam os ejerc ic ios de c ualqu ier nat ura lez a. Las resp ues tas f is io lóg ic as inmed iat as al e je rcicio son c ambios s úbito s y tran sitorio s que se da n en la fu nción d e un de term ina do órg ano o sist ema o b ien los ca mbios f unc ion ales que s e pro duc en d uran te la realizac ió n d el ejerc ic io y des aparece n inmed iat amen te cua ndo finaliza la ac tivi dad . S i el ejerc ic io (o cua lqu ier o tro e stí mulo) persist e en fre cue ncia y duración a lo largo del tiempo , se v an a produc ir a dapt acione s en los s is te mas de l org anismo q ue fa cilitarán las res pue st as fisiológicas c uand o s e realiz a la act iv id ad fís ic a nuev amen te.
U T I LI Z A C IÓN EJ ERCI CI O FI S I CO.
DE
S U S T R AT O S
M E T A BOLI C OS
D UR A NTE
EL
La co ntra cc ión mus cu lar du rant e el e je rcicio fís ic o es pos ible grac ia s a un proces o de trans forma ción de energ ía. La ene rgía qu ímica que se almac ena en los e nla ces de las moléc ulas de los dife rent es su strato s me tab ólic os (el A T P es la mo lé cula int ermed ia ria en es te pro ces o) es tra nsf orma da e n en ergí a me cán ic a (F igu ra1).
Fig. 1: La ruptura de un enlace rico en energía de la molécula de ATP proporciona energía química que provoca cambios en la ultraestructura de la miosina para que se produzca el proceso de la contracción muscular E n es ta tran sfo rmac ió n gra n parte de la ene rgía liberada se p ierde e n fo rma de ca lor o ene rgí a térm ic a; es to t ie ne su v ent aja ya qu e el aumen to de temp erat ura provo ca v ariacion es en diferente s reac ciones me ta bólic as med iad as por com ple jo s e nzimát ic os , p osibilita ndo que es tas reac ciones sea n m ás ef ic ie ntes desd e un punt o de vist a energét ic o; por e sta razó n se rec omiend a re aliz ar u n a dec uado ca len tamient o a nte s d e la eje cuc ió n d e un en tren amiento .
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
12
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
Los s ust rat os met abólicos qu e pe rmiten la pro ducc ión d e A T P pro ced en d e las res erv as del o rgan is mo o de la inges tión diaria d e aliment os. Los s us trat os mas ut ilizad os en la s dif eren tes ru tas me tabó lica s dura nte el ejercicio fí sico so n l os H ID RA T OS D E C AR B ON O Y LA S GR A S AS . Los S IS T E MAS E N ER GÉ T IC OS a pa rtir de los cua le s s e prod uce la res ínt esis d el A T P para realiz ar el ejerc ic io fí sico so n (F igura2) 1. E l sist ema de los f osf ágen os: A T P y fo sfo cre atina (P C) 2. La glucó lisis ana erób ic a 3. S is tem a ae róbico u oxida tivo
F ig. 2: R utas me tab ólica s en e l orga nis mo para la ob ten ción d e e nerg ía a t ravé s de la re sí ntesis d e las molécula s de A T P La part ic ip ación de és to s du rant e el ejerc icio fí sico dep ende de la i n t e n s i dad y d ur ac i ó n d el mismo.
1)
SISTEMA DE LOS FOSFAGENOS O SISTEMA ANAERÓBICO ALACTICO:
P ropo rciona e nerg ía en ac tividad d e muy alta int ens ida d y co rta du rac ión , y ta mbién al inic io de c ualquier act iv id ad f ís ic a. Los sus tra tos más important es s on el AT P y P C ; otros s on el A D P , AM P, G T P y UT P . T od os tienen enlac es fo sfa tos de alta ene rgía .
ATP: se hidroliza gracias a la enz im a A T Pa sa ub ic ada en las c abe zas de mios in a para des enc ade nar el des plaza mie nto de la ac tina que da lugar a la con tra cción . La en ergí a que se libera en la hidrólisis de una mo lé cula de AT P durante e l ejerc ic io es de aproximad ament e 7 300 calorías (de pend e d e t emperatura y pH mu sc ula r)
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
13
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
A T P + H 2O = A D P +P E st a en ergí a libera da s e u tiliza adem ás que para rea lizar trabajo m usc ular, tamb ié n para proc es os de s ín tes is met abó lico s y o tras f unc ion es celulare s. S us res erv as en la cé lula se ago tará n en 1 seg undo durant e el e sf uerz o f ís ic o.
FOSFOCREATINA (PC): permite la resíntesis
rápida de ATP, luego de su utilización, ya que la t rans formación de e nerg ía no s e lleva rá a c abo en su aus enc ia. E st a resí nte sis se re aliz a me diante u na reac ción ca talizad a p or la c reat in quinas a (C P K) Qu e s e a ctiv a c on e l aume nto de la co nce ntra ción de A D P ↑ A DP + P C + H = A TP + C Las reservas de P C en la cé lula musc ular se agot arí an e n 2 se gund os dura nte ejerc ic ios mu y int enso s s i la célula disp usiera so lo de es te sus tra to p ara ma nte ner e l trabajo des arrollado.
1 ) GLUCÓLISIS ANAERÓBICA A t ravé s de e st e s is tem a s ólo los hidrat os de ca rbon o pued en m etab oliz ars e e n e l cito sol d e la célula mu sc ular p ara obt ener ene rgía sin que part ic ipe d ire ct ament e e l oxí geno . Gracias a ést e s e p uede n re sinte tizar 2 AT P p or cada moléc ula d e gluc osa . P ropo rciona energía s uficien te pa ra man tene r una int ens ida d de ejercicio des de p oc os se gund os h ast a 1 m inu to. El pa so d e gluco sa al int erior c elula r s e rea liza por t ran sporte fa cilita do (difu sión fa cilita da) gracias a un tra nsp orta dor de membra na llam ado GL UT 4, y las rea cc io nes de la cé lu la. P or ot ro lado pa rec e que el aume nto á cidos gras os libres (A GL) lim it a la c apt ac ión y el co nsu mo de gluc os a en las ú lt ima s et apa s de un ejerc ic io prolon gado , cu ando el glu cóg eno mus cu lar y la gluc emia s on bajos. E l p aso de gluc osa a gluco sa 6 fos fat o (G6 P) en la c élu la musc ular es irrev ers ible por lo qu e n o pu ede sa lir d e allí. D uran te el c ata bolis mo de gluco sa a piruv ato en e l c itoplas ma, el rend imient o ene rgét ic o net o equ iv ale a la resí ntes is de 6 mo lé culas d e AT P , 2 AT P se f orma n en c it osol( por gluc ólis is a naeróbica) y 4 A T P en la m it ocon dria p or la reo xidac ió n d el N A DH , si n o s e pud ie ra re oxidar el NA D H p or es ta ví a, e l p iru vat o es ca paz de h ace rlo , reduc ié ndos e a AC ID O LÁ C T IC O s in que s ea n ece saria la pre sen cia d e ox íg eno. A CI DO P I RUV I CO + NA D H + H + = A C. L Á CTI CO + NA D E nto nce s, a travé s d e la g luc ólis is an aeró bic a s ólo s e fo rman 2 mo lé c u las d e A TP y 2 mo lé c u las d e ác i d o lác t i c o que pro voc an e st ados de acido sis me tab ólic a cu ya co nse cue ncia meta bólic a e s la FATI GA M USCULAR . E l ácido lác tico se dis oc ia tot alm ente al pH norm al de la c élula mus cular dand o lugar a lact ato e ion es hidróg enos . Los hidrog eniones debe n ser t ampo nado s en la cé lula pa ra mant ene r el e sta do ác id obas e.
E l bicarb onat o (HC O3) es el sis tema más ut iliz ado por lo qu e al u nirse con un ion hidró geno aume nta la produc ción de dióxido de carbono (CO 2 ) dura nte el ejerc ic io inte nso .
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
14
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
Esquema general de la utilización anaeróbica de la glucosa por la célula muscular. Glucólisis
2)
SISTEMA AEROBICO
Los hidrat os de c arb ono, las g ras as y e n menor g rado las pro teí nas p uede n ser ut iliz ado s para la obt enc ió n de energía a travé s del c iclo de Krebs ; dic ha en ergí a es muc ho may or que la que s e ob tiene por la v ía de la glucólisis. E n el c ic lo de K re bs s e o btiene AT P y se forma C O2 y hidro genione s, cuy os ele ct rone s so n trans ferido s a la cad ena resp ira toria m it oco ndrial, d onde reac ciona n c on O 2 fo rmand o H 2O y g enerando mayo r ca ntidad de ene rgí a por el a cop lam ien to e ntre los fe nómen os d e ox ida ción y red ucc ió n.
Hidratos de carbono (oxidación del piruvato) E l piruv at o form ado en la gluc ólis is a l ingre sar e n la m it oco ndria es t ran sfo rmado e n ac etil C o-A p or la piruv ato de shidro gena sa, y as í in gres a al c ic lo de K re bs. La f unc ión má s import ant e de és te ci cl o es la de ge nera r ele ct rones para s u pas o por la ca dena resp ira toria en dond e a tra vés de la fos forilac ión ox ida tiva se resint etiza gra n ca ntidad de AT P . La e nzima limita nte es la I S OCI T RA T O D E SH ID RO GE N AS A que es inh ib ida p or el AT P y e stimulad a por el A D P. A de más tan to el A DP como el A T P e st imulan e in hiben, res pec tivame nte, e l trans port e de la c ade na d e elec tro nes ( F igu ra 3).
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
15
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
F igura 3 C omo resu lt ado de un entrenamien to fís ic o d e resist enc ia va ria s enz imas d el ciclo y de la c aden a respira toria duplican su ac tividad , a demás de au ment ar e l número y tama ño d e las mitoc ond ria s. E l rendimient o en ergét ic o n eto de e ste met abolismo aeró bic o e s de 36 AT P f rent e a lo s 2 AT P que se obt ien en en la glucólisis anae robia. (F ig ura 4).
Figura 4. Cálculo del rendimiento energético neto que se obtiene utilizando la glucosa como combustible.
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
16
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
E n las f ase s de repos o la gluc osa s e a lma cena en e l orga nis mo tra s fos forilars e en fo rma de glu cóg eno a t rav és d e la glu cóg eno s in tet asa (g lu c o g en o g é n es i s). A l realiz ar ejerc ic ios es n ece sario la rupt ura d e es te p ara obte ner g lu cos a, proc eso que rec ib e el no mbre de g lu c ó g en o li s i s y qu e re sinte tiza 1 mo lé cula de A T P , es po r es o que el rendimient o ene rgét ic o neto es de 37 A T P. A demá s d e es tos me can is mos se deb en c ons id erar la glu c on eogé n e s i s q ue e s la sí nte sis de gluc osa a p artir de a min oác ido s, glicerol y lac ta to; y la glu c ogén e s i s que es la sí nte sis de gluc os a a p art ir de l piruv ato , de los c uales el primero p uede llegar a repre sent ar durant e el e je rcicio hast a u n 4 5% de la produc ción hepá tica de gluco sa.
LÍPIDOS S on una f uent e ina got able de energía du rant e el ejerc ic io y aumen ta su u tiliza ción a med ida que a ument a la dura ción de l mismo . S u met abo lismo es p urame nte a erób ic o y a l ut iliz ars e co mo sus tra to ene rgét ic o pro duce u n ahorro de h. d e carbono c uy o agot amiento s e relac io na con la “f atiga mus cular” en lo s e je rcicios de la rga dura ción. Los triglic éridos de los ad ip ocitos se romp en por la a cc ió n d e la lipa sa (lip ólis is ) en glic ero l y ác id os gra sos (AG ), el primero ac túa c omo pre cursor gluc oneo génic o m ien tras que los A G so n tra nsp orta dos h ast a la c élula musc ular en do nde t ras s uf rir u na se rie de ca mbios en el citop las ma in gres an a la mito cond ria g rac ias a u n tran spo rtad or, la carnit in a, y allí se pro duc e la be ta-ox id ación que da c omo resu lt ado la form ación de moléc ula s d e ac etil Co-A que ingre san al c ic lo de K rebs c on u n rendimiento de 12 A T P cad a un a.(F igu ra 5 ).
Figura 5. Movilización y utilización de los depósitos de grasa. E n el ejerc ic io hay un au mento de la ac tividad simpát ic a ad ren al y un a disminuc ió n de insu lina que es timula n los pro ces os de lipó lisis. E l con sum o de los A G de pend e d e v arios fac to res:
1) 2) 3)
F lujo s angu íneo mus cu lar (má s impo rtan te) In tens idad y durac ión d el ejerc ic io Grado de entrenamient o
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
17
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
4)
D iet a
E l ent rena mie nto de res iste ncia prov oca : A umen to de la mas a mitoc ond ria l. A umen to de la act iv idad de la carnit in a. U na m ejo ra g lo bal de la en trad a d e los ác ido s gras os a la matriz mitoc ond ria l. A l agot ars e los depós itos de glu cóg eno, se forman a part ir de los A G los cu erp os ce tón ic os q ue pu eden s er u tiliza dos como fuen te d e ene rgía y s e demo st ró que en los sujet os ent ren ados es tán au ment adas las enz im as imp lica das en la ut iliz ac ió n de las cet ona s.
PROTEÍNAS A port an de u n 4-15% de la en ergí a tot al en los ejercic ios de larga d urac ió n (may ores de 60 minut os). E n és to s s e ha d emos tra do un aumen to e n las c onc ent rac io nes san guín eas de los amino ácidos le u c i n a y a la n i n a que reflejan un a ument o de los proce sos prot eolític os a nive l hep ático y mus cular. Los grupos NH 2 s on conv ert id os en U RE A mient ras que s us ca rbon os e st ruct ura les s on trans forma dos en piruv ato , a cet il C o-A o en alg unos d e los intermediarios del c iclo de K reb s. E l ejerc ic io modific a 3 proc es os im port ante s del met abolismo de la s p rot eína s: A umen ta la p rodu cción de amonio (NH 4) a part ir de la d esa min ación del 1) A T P que oc urre cu ando la t asa de pro duc ción d el A T P su pera a la de form ación. A umen to de la pro duc ción de urea en el hí gado en los ejerc icios de 2) larga duración, qu e e s e liminada por la orin a. A umen ta la ox idac ió n d e los amino ácidos c on balanc e nitrog enad o 3) neg ativo , sob re tod o los de cad ena ram if ic ada ( por e j. leuc ina) que s on c atab oliz ados en e l mú sc ulo esq uelético , s us c arbo nos se o xidan y los residuo s nitrogen ados participan en la f orma ción d e alanina que ac túa com o su st rato gluco neog énico en e l hí gado (c ic lo de la alanina -gluc osa ).
F ig. 6- C iclo d e la a la nin a
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
18
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
ADAPTACIONES ORGANICAS EN EL EJERCICIO
D uran te el ejerc ic io se pro duc en m odificac io nes ad ecu adas y co ordinad as en tod o el organ is mo a niv el de los d is tinto s s is te mas fun cionales . Ellos son : C ardioc irc ulato rio R esp ira tori o H em at oló gico E ndoc rino R enal, ent re o tros .
RESPUESTAS Y ADAPTACIONES CARDIOCIRCULATORIAS E n e l eje rcic io el sis tema ca rdiova sc ula r t ie ne 3 fu nciones : A dapt ar el flujo s ang uíne o a los músc ulos ac tivos . 1) E liminar lo s produ ct os de d ese cho . 2) C ola bora r en los proc es os de term orreg ulación. 3) La res pue sta es tá regu lad a p or d if eren tes mec anism os: N ERV I OS OS : s e prod uce un au ment o de la ac tivida d nerv iosa s impá tica y una disminu ción de la act iv id ad paras impát ic a me dia do por 2 c ont roles: a) ce n t ral: s on impuls os n erv ios os des cen diente s d e la co rtez a c ere bral ha cia el ce ntro vas omo tor d el b ulb o raq uíde o. E s te c ontrol se inicia s imu lt ánea ment e con la orde n mot ora de lo s m úsc ulos act uant es , e s la llama da “ resp ues ta antic ipa toria” . b) re f le jo : qu e se prod uce des pués que com ien za la c ont rac ción mu sc ula r y son impulso s q ue se originan en rec epto res de mús culos y articulac io nes (ergorre cep tore s), és tos s on de 2 t ip os: m eca norre cep tore s (se nsibles a lo s efe cto s mecá nicos de la co ntracc ió n); y mat abolorrece ptores, q ue evalúa n la efic acia del f lu jo de s angre e n relac ió n a el a ument o de de manda me tab ólic a. E st os impulso s so n con duc id os po r fibras nervios as tipo II I y t ip o IV res pec tivame nte ha sta el cen tro ca rdiores pirato rio. De f orma co le ctiv a, ta nto los imp uls os del coma ndo c ent ral como los del ref le jo p eriféric o co ndiciona n la resp ues ta simpát ic a d uran te el es fuerzo. Los e fec tos de l SN S s on: S o bre el c o razó n : cronot róp ic o (+ ) dro motrópico (+) inotrópico (+). T odo est o lle va a un au ment o en la f racc ión de eye cc ión y e n el vo lume n s is tólic o q ue en def in it iv a p roduc en un aumen to del ga st o c ardí aco y de la pre sión arte rial sist ólic a. S o b re lo s v a s o s s a n gu ín e os : va soc ons tric ción en los te rritorios inac tivo s va sod ilat ación en los mú sc ulo s act iv os . H u mo rale s : e sto s a la v ez s on d e dife rent es tipos : por el ejerc ic io s e pro duc e a nivel t is ular u n au ment o d e C O2, una disminu ción de la P aO 2 (pres ión arte rial pa rcial d e O 2) y un de sc enso d el pH que pro duc en u na v aso dilat ación arte riola r; s on los den ominado s “re f le jos n ut ri c i o s o de s e n s i bi li dad t ró f i c a”.
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
19
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
a demás s e produc en u na s erie de me tab olito s q ue p ermiten una A UT O RR E GU LA CIO N LO CA L de la pre sión s angu ínea d e perf us ión , que s on: aumen to de l pot as io, ác ido lác tico, ad enos ina, hista min a, pros tac iclin a, etc . por últ imo se po ne en marcha una re gulación h ormon al q ue increment a la pro duc ción de c at eco lamina s, gluca gón, P NA , S .R .A , Aldos te rona y AD H .(F igura 7)
F ig. 7. Res pue st a de va sod ilat ación regu la da p or m ecan is mos hu morales
RE S P UE S T A HI D R ODI NA M I CA : en el c ual se prod uce un a ument o de l re torno v enos o que es un f act or de cisivo en el au ment o del ga st o ca rdiaco en la a ct iv ida d fís ic a a l p rodu cir el llen ado ve ntricu la r du rant e la diá st ole . E st e au ment o d el ret orno ve nos o s e p roduc e por: la v enoc ons tric ción produ cida por el S NS , 1) el bombe o a ct iv o de la s angre por la c ont rac ción mus cular s obre t odo 2) de miembro s inf eriores , ac ción de la bo mba asp ira tiva torácica y , 3) el aume nto de las resist enc ia s v asc ulares perif éricas a niv el de los 4) te rritorios esp lá cnico , cu táne o, re nal y mú sc ulos inac tivos . Lo s va sos de la piel se co ntraen inicialmente pero s i el ejerc ic io c ont in úa se d ilat an para elimin ar el calor ex ces ivo que se pro duce en la c ont racc ión m usc ular. Los e fec tos de l r et or n o v en oso s obre el a para to card io vas cu lar so n: Mayo r d is tens ión d e la a urí cula d erec ha que prod uce un aume nto de la hiperexc it abilida d y un au ment o de la frecu enc ia cardíac a a utomá tica ( REFL EJO DE BA I M B RI DG E) , A umen to de las f ibras mio cárdic as qu e lle van a un a ument o d e la fuerza de co ntra cc ión , d e la frac ción de eye cc ión , d el vo lu men s istó lico y del g ast o c ardí ac o . ( LE Y DE F RA NK S T A R LI N G )( F igu ra 8)
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
20
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
F ig. 8: Mecanismos reguladores de la respuesta hidrodinámica.
GASTO CARDIACO. D uran te e l eje rcicio e l a umen to d el gas to c ard íac o s e pro duc e en forma line al y direc ta ment e pro porc io nal a la inte nsida d del t rabajo realiz ado has ta llegar a u na inte nsida d del 6 0-70% del co nsu mo máx imo de O2 (V O2 m áx. ), e st e es la c ant ida d máx im a de O 2 qu e el org anismo puede abs orbe r, t rans portar y c ons umir po r unidad de t ie mpo (ml x k g x min ). A pa rtir de ese mom ento t ien de a la es tab ilid ad has ta lleg ar al 8 0-90% en don de pu ede inclus o disminuir po r la t aqu ic ardia ex ce siva qu e disminuy e el llen ado dias tólico y por lo t anto el v olumen sist ólic o.(F igu ra 9 ) El V OL UM E N S I S T O LI CO aum enta linealmen te ha sta 4 0-60% de la V O2 má x. , luego tien de a e sta biliza rse hast a llega r a 90 % en don de disminuy e p or la t aquica rdia ex ces iva. E s to oc urrirí a en s uje tos sed enta rios o po co en tre nados mientras q ue en individu os dep ort is tas bien ent renad os el vo lum en s is tó lico aume nta prog res iv amen te h ast a e l máximo es fue rzo porque tiene n a umen tada la c apa cidad dias tólic a por una may or diste nsibilida d d el ve ntrícu lo izquierdo. La FRE CUENCI A CARDIACA aum enta linea lme nte c on e l e sf uerz o. L a misma dep ende ad emás de diversos f act ores : e dad: FC m áx. t e ó ri c a = 22 0 - e d ad e n añ o s g rado de ent rena mien to fís ico. t ip o de ejerc ic io: en e l es tát ic o aume nta e xc lus ivame nte mien tras que e n el din ámico lo ha ce ju nto co n e l volumen s is tólic o. t empe ratu ra y h umeda d de l ambient e. p res ión at mosf érica .
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
21
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
hora del día.
Figura 9: Respuesta del gasto cardíaco (GC), del volumen sistólico (VS) y de la frecuencia cardíaca (FC) durante la realización de un ejercicio de intensidad creciente. C on resp ect o a la P RE S ION A RTE RI AL p odem os dec ir qu e la sist ólic a a umen ta ta nto e n los ejerc ic io s din ámicos c omo en los es tá ticos mient ras la ma nio bra de Va ls alva. E l a ument o de la pre sión s is tólica es may or que el d e la pres ió n diast ólic a por lo q ue se c ons tat a un au mento de la presión diferencial. U na vez f in aliz ado el eje rcicio ex is te un de sc ens o rápido de la pres ió n arte ria l co mo co nse cue ncia d e la disminuc ió n del ga st o ca rdía co, la va sod ilata ción y la disminuc ión de l ret orn o v enos o por lo qu e n o e s a con sejab le det ener s úbitame nte el e jercicio lo que pu ede pro voc ar: males tar, v ért igo , lipot imia, et c. E l ent rena mie nto de re siste ncia tiend e a re duc ir los valores de rep oso de la tens ión art erial, ta nto s is tólica c omo dias tólica po r lo q ue se lo u tiliza c omo t erap éut ic a de pa cient es hipertens os . Las a dapt acion es ind ucida s p or e l entrenamien to son: Hipertrof ia c ardí aca A ument o d el vo lum en s is tó lico B radica rdia en re poso Dism inu ción de la veloc id ad d e c ondu cc ión .
RESPUESTAS Y ADAPTACIONES RESPIRATORIAS E l sist ema res pirato rio en el ejerc ic io t ien e 3 fu ncione s b ásic as : Ox ig enar y disminuir la acido sis metab ólic a d e la s ang re v eno sa que 1) es tá hiperc ápnic a e hipox émica. Man tene r b aja la re sist enc ia va sc ula r pu lmo nar. 2) R educ ir el pa so de agua al es pac io inte rst ic ia l. 3) S e p rodu cen modific acione s a nive l de la ve ntila ción pulmonar, d if usión y tra nspo rte de g ase s.
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
22
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
A)
Ventilación pulmonar
D uran te el ejerc ic io int ens o la fre cue ncia res piratoria (F R ) en pers onas sana s pue de alca nza r 35 -45 r.p .m. lleg ando has ta 60-70 r.p .m. en dep ortist as de alto niv el. E l volume n c orrien te puede lleg ar h ast a los 2 litros. La ve ntila ción pulmona r p uede alcan zar v alo res 17 ve ces ma yores que en el repos o (10 0 L /min) y s e m odifica ant es, du rant e y de spu és del ejerc icio. La m is ma t ie ne 3 fa ses : FASE I : la v ent ilac ió n au ment a en fo rma brus ca . (d urac ió n: 30-50 se g.) FAS E I I : e l aumen to se hac e má s gradu al (3 -4 min .) FAS E I I I : se e sta biliza (s olo e n eje rcicios d e int ens id ad lev e o moderada)(F ig ura 10).
F igura 10: R esp ues ta ven tilat oria al ejerc ic io de in tens idad mode rada. D uran te e l e je rcicio lev e o m oderado e l v olumen es pirado (V E) aumen ta en f orma linea l co n re spe cto al co nsu mo de O2 (V O2) y c on la produ cc ió n de CO 2 (V C O2) cuy o c oc ien te V E /V O2 es ig ual a 20-25. E st e aume nto s e de be a u n aume nto mayo r del vo lu men c orrient e en comp arac ió n a la frecu enc ia res pirato ria . C uand o el e jercicio es muy inten so y se in st ala un a ac idosis met abólica la re lac ión V E /V O2 s e ha ce c urv ilín ea y el aume nto d e la V E es a exp ens as d e la F R , al no alcan zarse la fa se II I se p rodu ce un au ment o des prop orc ion ado de la V E e n relación a l V O2 po r lo qu e su co cient e p uede lleg ar a 35-40. E l p unt o en e l c ual s e pro duce es a res pues ta des prop orcion ada s e de nomina “u m br al v e n t i lat o ri o ” y c orre spo nde apro ximada mente al 5 5-65% de la V O2 máx. D uran te la rec upe rac ió n pos ejerc ic io se p rodu ce u na prime ra fa se d e disminu ción bru sc a d e la V E y ot ra fas e d e dism inu ción grad ual. C on re spec to a la V /Q po demo s de cir que en el ejerc ic io lige ro s e mant ie ne s emejant e al del re poso (0, 8), e n el mod erado tan to la V E co mo la pe rfu sión s e hac en m uch o más unifo rmes en to do el pulmón, hay un rec lutamien to de los cap ilare s pulmon ares y un aumen to del d iá metro de los mis mos .
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
14
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
Mient ras que e n el ejercic io int ens o hay un aumen to d esproporcionad o de la V E c on el cu al la re la ción V / Q pu ede aume nta r ha sta 5
B) Difusión de gases La cap acida d de difus ió n del O 2 s e t rip lica grac ias al aumen to de la s upe rficie de intercam bio . E n est ado de re pos o la P O2 de l ca pilar y d el alvé olo s e ig uala en lo s primero s 0, 25 se g. del tráns it o d el e rit roc it o en c ont act o con la memb rana alve olar que es de 0,7 5 seg. en to tal; en el ejerc ic io al au ment ar el flujo san guí neo el tiemp o de tráns it o disminuy e a 0, 50 ó 0, 25 p ero mientras no desc ienda más , la cap acida d de difus ión s e mant ien e.
C) Transporte de gases en sangre D uran te e l e jercicio la h emoglob ina aume nta 5-10% debido a la pé rdida d e líquido s y al trasv as e de los mis mos de sde el c ompartimie nto va sc ula r al m usc ular (hemoc onc ent rac ió n). La d i fe r en ci a a rt e r i oven os a est á au men t ad a d e b i d o a l a mayor ex t ra cci ón d e O2 por pa rte de las c élulas musc ulares a ctiv as. E l au ment o de hidro genione s, d el C O2, de la te mpera tura y del 2,3 DP G de splaz an la cu rva de disoc iación de la hemo globina hacia la derech a. La mio globina q ue f acilit a el trans port e de O2 en el in terior de la c élula mus cu lar has ta la mito con dria pa rec e au ment ar sus c onc entracione s grac ia s a l entrenam ien to de resist enc ia . E l t rans porte d e CO 2 des de la c élula has ta los pulmone s s e rea liza principalmen te p or el s is tem a de l bicarb onat o.
REGULACION DE LA VENTILACIO N L os mec anismo s resp ons ables de la hiperv ent ilac ió n q ue s e prod uce en el ejercicio so n:
1 ) Es t ímu lo c en t ral: P ro viene del c ent ro resp ira torio y del hipot álamo. 2 ) P o t e nc i a c i ó n a c o rt o plaz o : Es un mec anismo no s ens orial int ríns ec o q ue prov oc a
una am plific ación de la re spu est a v ent ilat oria a c ualquier est ímu lo. S e enc uen tra en las neu rona s del tronc o c ereb ral. 3 ) M e c an i s mo d e re t ro ali m en t ac i ó n : I nte grad o po r do s grupo s: Re t r o a li m e n t a c i ó n r e s p i r a t o r i a : qu imiorre cep tores c ent rales, perifé rico s y rec ept ores e n mú scu lo s resp ira torios , pulmone s y v ías aé reas . Re t r o a li m e n t a c i ó n n o r es pi r at or i a : rece pto res en mús cu lo s, se nos c arot íde os, rec ept ores v eno sos y ca rdí acos . 4 ) M e c an i s mo s t erm o rre gu lat o ri o s . D e es to s m ecan is mos reg ulatorios a lgu nos pre dom ina n e n un a f ase y otros en otra . FASE I: P redom ina n el es tí mulo cen tral pot enc iad o por la ret roaliment ación muscu lar. FASE II : A los dos a nte rio res s e le suma n la pote nciac ió n a co rto p laz o, la ac ción del p ota sio e n los se nos ca rotí deo s y la de los ga ses s angu íneo s. FAS E I I I: A c túan to dos los mec anismo s.
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
15
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
E n la rec upera ción: F as e rápida : represe nta la de sap arición de l c omand o cen tra l y d e lo s mec anism os de ret roaliment ación mus cular. F as e lent a: represe nta la des apa ric ión d e la p ote nciac ión a cort o plaz o, man tenién dos e el fac tor est imu la dor qu e es el aumen to d e pot as io y los o tro s mec anism os que s e v an a ir a jus ta ndo has ta llega r al e st ado bas al.
RESPUESTAS Y ADAPTACIONES EJERCICIO
HEMATOLÓGICAS AL
E n ge neral po demos de cir que los de port is tas que realizan una a ct iv ida d fí sica in tens a y de la rga dura ción (ciclis ta s, nad adore s, co rredo res et c.) prese ntan au mento s del v olu men plas mático , des cen so del hemat ocrit o y del recue nto erit roc it ario y con cen trac io nes b aja s de hem oglob ina , h ie rro y f erritina . .
VOLUMEN SANGUÍNEO M o d i f i c ac i o n e s d e l v o lu m en s an gu ín e o : A umen to del v olumen plasmá tico (en persona s entrenad as) c au s as : aumen to de a ld ost eron a aumen to de renina-ang io tens ina-aldos terona [ ret enc ión de N a+ y ag ua va soc ons tricc ió n] D is min ución del v olumen plasm ático : (e n p erso nas no ent rena dos) c a u s as : pérdida de lí quidos po r s udoración
aum ento de la presión hidros tát ic a cap ilar por aumen to de la T A M (tens ión a rteria l media).
SERIE ROJA: M o d i f i c ac i o n e s d e l v o lu m en eri t ro c i t a ri o : (ob servac io nes co ntradict orias) H emat oc rito aume ntad o en in dividuos en tren ados (po r au ment o de la eritropoy etina ) ent re 16% a 18 % H emoc onc entración y aumen to d e he mato crito (ha sta los 60 min des pués d e la ac tividad fí sica ) H emodilución (has ta 4 8hs des pués de u n ejerc ic io norma l) y no rmalizac ió n de l hem atoc rito H emólis is int rav asc ular de los glóbulos rojo s viejos (a ument o de hemo glo bina plas mática lib re, bilirrub in a t otal, pot asio) en ejercic ios int enso s. S eudo an emia (reduc ción de la visc os ida d s ang uíne a) o ane mia diluciona l A umen to d el 2-3 DP G y des viación de la cu rva de disoc ia ción a la derec ha. M o d i f i c ac i o n e s d e c a t i o n es : (en ejerc ic ios in tens os ) A umen to del s odio
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
16
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
A umen to del po tas io [p or d is minución de la V F G y rabdo mió lisis]
SERIE BLANCA aum ento de glóbu los blan co s Cau s as : P or demargin ación (pa so de leu coc it os d esd e el “ pool ma rginal”) P or aume nto de glucoc ort ic oides R esp ues ta inf la mato ria (po r les ion es hís tica s q ue gene ralment e au ment an los p olimorfonu cleare s circu lan tes . P L AQUETA S : A umen to de p la quet as (dep ende de la inte nsidad de l eje rcicio) P or liberación del po ol es plé nico, de la mé dula ós ea y le cho va sc ula r pu lmo nar. A umen to de la a grega ción plaq ueta ria ( le sión en dot elial por e l au ment o de f lu jo y tu rbulenc ia. COA G UL ACI ÓN: A ument o d e la coa gulación (ha sta 60 min lueg o de l ejercic io) A umen to de f ac tore s V I II – I X – X – X I I ( ac orta mie nto del K P T T ) F ibrinólis is a ument ada (ha sta 60 min lueg o de l ejercic io) A umen ta has ta 10 v ec es su va lor normal H ay aume nto del ac tiva dor tisu la r de l plasminóg eno (tP A )
RESPUESTAS Y ADAPTACIONES RENALES AL EJERCICIO Modificaciones de la hemodinamia renal: D i sm in uc i ón de l f lu jo s a ng uí ne o r en al D i sm in uc i ón de l f lu jo p l as m á ti co r en al [ pro po rc io na l a l a in te ns i da d de l ej er ci c io (3 0-7 5% d el n orm al )]
Cau s as : A umen to de A D H A umen to de R en ina y A ngiote nsina II A umen to de la act iv idad simpát ic a D is min ución del v olumen de F iltrado Glomeru lar (h ast a un 50 %) Cau s a: V aso con st ric ción de la art eriola a fere nte y eferen te
Modificaciones del volumen de orina: D is min ución del v olumen urinario A umen to del v olu men urinario so lu tos )
ejerc icio int enso (p or a ument o d e A D H) ejerc ic io mod erado (po r e liminación de
Otros: H em at uria P rot ein uria [a ument o d e p ermea bilidad glomeru la r po r hipox ia re nal en ejerc ic io s int ens os ] BIBLIOGRAFIA
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
16
Cátedra I de Fisiología Humana – Facultad de Medicina – Universidad nacional del Nordeste
1.
Tresguerres JA. Fisiología Humana 2ª edición – 1999 . Editorial
Ineramericana
López Chicharro J, Fernández Vaquero A. Fisiología del ejercicio- 1995 – 2. Editorial Panamericana Ganong W. Fisiología Médica – 1998 – Edición Manual Moderno 3. Gingolani H, Houssay A . Fisiología Humana – 2000 (7ª edición) – Editorial 4. El Ateneo – Apuntes de la Cátedra de Medicina del Deporte – 20025. Comroe JA. Fisiología de la respiración - 1983 – Editorial Interamericana 6.
DISERTANTES: ACOSTA FELQUER, Laura, DE LA ROSA, Marcelo
7
