Fisiología del ejercicio

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CAPÍTULO 1. FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO

El objetivo de este capítulo es conocer el funcionamiento de los sistemas mas
implicados durante la actividad física. Conocer el funcionamiento de nuestro cuerpo
además de ser interesante puede ser útil en vuestra labor con el deportista de élite o el
deportista amateur.

1.1. LA CÉLULA Y SU FUNCIÓN
En este apartado se estudia la célula definición y su evolución desde organismos mas
sencillos, los tipos de células con especial atención a las musculares, la composición
química de las células, sus organeles y como sintetizan las proteínas que tienen
funciones contráctiles

1.1.1.- La célula definición y evolución.

• La célula es el nivel mas simple de vida animal. Vivir significa tener las
capacidades de nacer, crecer, y reproducirse. La célula a evolucionado a partir de
la forma de vida mas antigua, el virus.

• El virus es simplemente un ácido nucleico embebido en una cubierta proteica.
Este ácido nucleico es semejante al de la célula, y es capaz de reproducirse y
propagar el linaje de generación a generación.

• Al evolucionar los seres vivos otras substancias químicas además del ácido
nucleico y cubierta proteica pasaron a formar parte del organismo.

• La bacteria es una forma mas evolucionada de vida. Se formo una membrana
alrededor del virus y apareció una matriz liquida, con enzimas especializadas en
catalizar reacciones químicas.

• Por ultimo en la etapa celular aparecieron organeles mas complejos; el mas
importante de ellos es el núcleo. El núcleo diferencia las células de las formas
mas inferiores de vida. Es un centro regulador de las actividades celulares y
permite la reproducción exacta de células nuevas.

Universidad de Castilla la Mancha Comité Olímpico Español

Virus ---------à Bacteria -----------à Célula

1.1.2.- Tipos de células

El cuerpo humano posee 75 billones de células. Hay varios centenares de tipos de
células cada uno con una función especifica (función hace al órgano). Las
células de un mismo tipo forman tejidos y estos a su vez forman órganos.

Cinco tipos de tejidos se muestran en la siguiente figura:

A) Tejido conectivo. Compuesto de fibroblastos entremezclados en fibras
colágenas y elásticas. Los fibroblastos segregan substancias que al
polimerizarse forman fibras resistentes (i.e., tendones, ligamentos).

Figura 1.1.1 Tipos de células

B) Eritrocitos y leucocitos. Transportan oxigeno a la célula y eliminan substancias
de desecho, respectivamente.

C) Neurona. Axon (o cilindroeje de hasta 1 metro de longitud) y el cuerpo con
dendritas.


D) Células musculares. Impulsos electro-químicos se transmiten a través de sus
membranas. Posees unas miofibrillas largas que se deslizan solapándose entre
ellas.

E) Células del riñón. Tejido conectivo, tubos renales y células epiteliales.

1.1.3.- Composición Química de la Célula

Los siguientes son los componentes principales de nuestras células y por lo tanto de
nuestro cuerpo. En este cuadro se esta refiriendo a una célula promedio en nuestro
cuerpo. Sin embargo en nuestro organismo pueden proliferar mas un tipo de células que
otras dependiendo del uso que le demos (i.e., mas músculo o mas grasa). El cuerpo de
una persona adulta sana que realice ejercicio esta formado por un 60% de fluido, un
40% de masa muscular (fluido y proteínas), un 15% de grasa, y un 2% de carbohidratos.
En la célula promedio estas proporciones son como sigue:

Tabla 1.1.1 : Composición química de la célula

Sustancia % de la masa celular Función y Tipos
Agua 70-85 % Permite que substancias se encuentren
en disolución y suspensión y que se
difundan rápidamente
Electrolitos Disueltos en el agua Permiten la transmisión de impulsos
Potasio, sodio, cloro, magnesio, electro-químicos en las fibras
fosfato, sulfato y bicarbonato nerviosas y musculares
Rigen actividad de reacciones
enzimáticas
Proteínas 10-20 % Estructurales y Enzimáticas
(nucleoproteinas)
Lípidos 2-3 % Simples, Compuestos y Esteroides
Carbohidrato 1% Función estructural (membranas) y de
nutrición (glucógeno)

1.1.4.- Organeles Celulares

Las células eucariotas, de las
cuales estamos compuestos los
mamíferos tienen estructuras
delimitadas (organeles) con una función
(pequeñas maquinas especializadas).
Nuestras células están delimitadas por
una "frontera" exterior que es la
membrana plasmática y otra interior que
es la que contiene el núcleo. El espacio

delimitado por la membrana celular donde están sitos los organeles se denomina
citoplasma. El otro espacio delimitado que le delimita la membrana nuclear se
denomina núcleo y es donde se encuentra la información hereditaria-genética necesaria
para reproducirnos. Estas membranas (nuclear y plasmática) no son impermeables sino
que permiten el trafico selectivo de ciertas substancias. Así la célula esta relacionada
con sus contiguas y a través de la sangre y fluidos corporales con el exterior.

En el citoplasma que es el espacio entre la membrana celular y el núcleo que
contiene organeles y liquido (i.e., citosol) en el que flotan enzimas

Tabla 1.1.2. Organeles celulares
Organel Estructura y Composición Función
Membrana Compuesta de proteína, lípido y Delimita el citoplasma.
mucopolisacárido (superficie Protege y estructura la célula
exterior). Fosfolípidos constituyen Es selectivamente permeable e
una doble capa con proteínas en su interviene en el transporte.
interior. Posee receptores de hormonas y
otras substancias.
Retículo Red de membranas que forman el Transporte y almacenamiento de
Endoplasmático sistema vascular del citosol. El substancias.
(liso y granulado) retículo endoplasmático granulado Síntesis de esteroides
contiene ribosomas Detoxificación de drogas
Aparato de Golgi Porción especializada del retículo Almacenamiento temporal de
endoplasmático. Formado de 4 o substancias secretorias.
mas capas de vesículas delgadas Completa la síntesis de proteínas,
sintetiza carbohidratos y participa
en formación de lisosomas
Lisosomas Vesículas que contienen enzimas Digestión intracelular de
hidrolíticas substancias mediante procesos
enzimáticos o endocitosis
Mitocondria Estructura de doble membrana. La Lugar de producción de energía
membrana interior forma crestas. aeróbica. Respiración celular.
Lugar de formación del ATP
Ribosomas Gránulos compuestos de ARN y Síntesis de proteínas en el citosol
proteínas
Centriolos Dos estructuras cilíndricas Participan en la división celular
pequeñas
Cilia y flagela Proyección de la membrana celular Movimiento celular
hacia el exterior

En el núcleo, que es el centro de control de la célula, que determina el tipo e
intensidad de las reacciones químicas y la reproducción de la célula

Tabla 1.1.3. Organeles celulares en el núcleo


Organel Estructura y Composición Función
Cromatina Filamentos compuestos de ADN y Transmisión de la herencia
Cromosomas proteínas genética.
Código para la síntesis de proteínas
Nucleolo Filamentos de ADN y ARN Síntesis de proteínas
Membrana Dos membranas con poros Delimita el núcleo
Nuclear (proteínas). La membrana exterior
se continua con el retículo Facilitar el paso de substancias
endoplasmático entre el citosol y el núcleo

1.1.5.- El ADN (genes) síntesis de proteínas

El Gen
El núcleo de la célula es el centro de control celular que determina los tipos y las
intensidades de las reacciones químicas dentro de ella, la formación de nuevas
substancias e incluso la reproducción de la célula. Dentro del núcleo de la célula son
los genes (porción del ADN que contiene la información hereditaria) los que controlan
la célula. Los genes no solo controlan la herencia de padres a hijos sino también la
función diaria de las células.

El ADN
El ADN (ácido
desoxirribonucleico) junto con
el ARN (ácido ribonucleico)
constituyen los ácidos
nucleicos. La estructura del
ADN fue descubierta por
Watson y Crick en 1953
usando técnicas de difraccion
de los rayos X. Este
descubrimiento les valió un
premio Nobel. Descubrieron
que el ADN estaba configurado
en forma de doble hélice.

La División Celular
Como media las células
intestinales viven solo 36
horas, los leucocitos 2 días, las eritrocitos 4 meses y las células del cerebro pueden
llegar a vivir 60 años. Por lo tanto vivir implica la producción de células nuevas. Se
puede extirpar ¾ del hígado y las células restantes crecen y se dividen hasta que la masa
hepática case se ha normalizado. Sin embargo las células musculares y nerviosas se
regeneran con mas dificultad.


En el proceso de división celular una célula original se divide en dos células hijas. Las
células hijas llevan el mismo material genético hereditario que la célula original. Estas
instrucciones hereditarias (código genético) esta plasmado en la estructura del ADN que
reside en el núcleo de la célula. La exacta duplicación de estas moléculas de ADN y la
distribución de una copia a las células hijas asegura la continuidad de los caracteres de
esa célula en sus hijas.

La porción de ADN que posee la información genético se denomina gen o
cromosoma. Cada célula somática (músculo, neurona, pelo, hígado, etc.)
contiene 46 cromosomas dispuestos en 23 pares idénticos. Cuando hay división
celular estos pares se duplican (copian) para que cada célula hija tenga también
23 pares de cromosomas. En las células germinales (esperma y óvulo) no hay
una reproducción previa de los cromosomas antes de la división celular. Las
parejas de cromosomas simplemente se separan de modo que cada espermatide
tiene 23 cromosomas no pares (la mitad de los genes) De esta manera cada
progenitor (esperma y óvulo) contribuye por igual a las características
hereditarias del producto.

El ADN instrumento de control celular
Las funciones vitales de nuestras células (y por consiguiente de nuestro cuerpo) son
reacciones químicas. De las posibles reacciones químicas potenciales en nuestras
células solo unas pocas tienen lugar. Las enzimas facilitan unas determinadas
reacciones y por lo tanto controlan la actividad celular.

¿Pero, quien controla las enzimas?. Las enzimas están compuestas de proteínas.
La síntesis de las proteínas esta controlada por el ADN y por lo tanto es el ADN
quien controla las funciones celulares.

Los procesos por lo cuales a partir del ADN del núcleo se forma una proteína
que tendrá una función de control en nuestro organismo son los siguientes:

1. Duplicación del ADN para hacer una copia de si mismo en el núcleo.
2. Trascripción del ADN a ARN para que pueda salir al citosol.
3. Traducción del código del ARN en los ribosomas para ensamblar las
proteínas.


1.2. EL SISTEMA NEURO-MUSCULAR
En este apartado se explica la estructura de las neuronas motoras el sistema de conexión
entre nervio y músculo. Se definirá la unidad motora pues es una de las estructuras más
importantes para entender la contracción muscular. También se explicará las estructuras
que componen el músculo esquelético desde las proteínas contráctiles y sarcómero hasta
el músculo completo. Analizando el mecanismo de contracción-relajación se darán
nociones básicas sobre fuerza y potencia muscular

1.2.1- Neuronas Motoras

Estructura
• En nuestro cuerpo las células que se encargan de transmitir “mensajes” a gran
velocidad son las neuronas. Las neuronas que estimulan la contracción de los
músculos esqueléticos son las moto-neuronas . Las moto-neuronas son similares a
las otras neuronas en su estructura y función. Una moto-neurona de la médula
espinal posee un cuerpo celular o soma del cual irradian unas pequeñas
ramificaciones llamadas dendritas.

• Una ramificación larga, el axón, ó
nervio motor se prolonga desde la
médula espinal hacia el músculo. El
axón puede llegar a medir 90 cm.
La gran concentración de
mitocondrias en las moto-neuronas
evidencian su gran actividad
metabólica.

• Una membrana recubre el soma y las
ramificaciones (i.e., dendritas). El
axón de la moto-neurona esta
recubierto de una vaina de mielina.
Esta vaina es interrumpida a
intervalos por los nódulos de
Ranvier.

• Los terminales axónicos (i.e.,
botones sinápticos) de otros nervios
finalizan en la superficie del soma y
en las regiones basales de las
dendritas. El espacio entre la
membrana del botón sináptico y la
célula nerviosa con la cual entra en contacto se denomina hendidura sináptica y
tiene unos 20 nm (i.e., 20*10-9 metros).


Función
• La prueba de que las neuronas funcionan como transmisores de impulsos a los
músculos es sencilla. Cuando el nervio se secciona el miembro se paraliza. El
músculo puede seguir contrayéndose si el nervio se estimula eléctricamente. Los
axones de las moto-neuronas pequeñas se pueden regenerar por si mismos y el
movimiento re-establecerse.

• La velocidad de transmisión neuro-muscular se puede estudiar estimulando
el nervio a distintas distancias del músculo y midiendo el tiempo transcurrido
desde el estimulo eléctrico a la contracción. La velocidad media de
transmisión neuro-muscular es de 50 metros por segundo (i.e., 180 km/h).

1.2-2.- La Conexión Nervio-Músculo

• Que los humanos tengamos la capacidad de pensar, respirar, de que el corazón lata,
de tener movimientos reflejos o voluntarios, todos dependen de la excitabilidad de
los nervios y músculos. Los estímulos de los nervios (excitación nerviosa) producen
una respuesta en el músculo (contracción muscular).

Como hemos repasado en la sesión anterior, que nervios y músculos sean excitables
depende de dos fenómenos celulares.
1) El funcionamiento de la bomba de Na+/K +
2) Que la permeabilidad de las membranas en reposo es más grande para el
K+ que para el Na+

• Estos dos fenómenos facilitan la formación de un potencial de reposo y que en
respuesta a un estimulo
apropiado el voltaje de reposo
de las membranas de las células
excitables cambie a un
potencial de acción.

• La transmisión del potencial de
acción de la moto-neurona al
músculo se realiza gracias a la
liberación de una sustancia
neuro-transmisora (i.e.,
acetilcolina) en la hendidura
sináptica. El botón terminal del
axón es 20 veces más pequeño que la fibra muscular y por lo tanto la intensidad de
la corriente del potencial de acción no es suficiente para despolarizar la fibra
muscular. Esta es la razón por la cual la conexión sináptica neuro-muscular (entre
nervio y músculo) utiliza los neuro-transmisores como substancias amplificadoras
del potencial de acción del nervio.
• La acetilcolina, es la única sustancia que se secreta en las sinapsis entre nervio y
músculo y su función es excitadora. En las sinapsis entre neuronas (i.e., conexión

neurona-a-neurona) el neurotransmisor puede ser una sustancia excitadora
(acetilcolina, noradrenalina, serotonina) o inhibidora (GABA, glicina, etc.).

• En la sinapsis muscular la acetilcolina liberada es rápidamente degradada por la
acción de la enzima colinesterasa y reabsorbida rápidamente. De no ser así un
potencial de acción en la moto-neurona, provocaría varios potenciales de acción en
el músculo que esta enerva. Un potencial de acción de la moto-neurona no
correspondería a un potencial de acción en el músculo y una contracción sino a un
numero indeterminado de contracciones perdiéndose el control motor.

1.2-3.- Unidad Motora

"Consiste en una moto-neurona y todas las fibras musculares asociadas con ella. Un
potencial de acción de una neurona evoca un potencial de acción en todas las fibras
musculares de esa unidad. Por esto el cociente entre nervio y numero de fibras
musculares asociadas a ese nervio es lo que determina el grado de control motor de un
músculo".

Tipos de Unidades Motoras
Normalmente todas las fibras musculares de una unidad motora tienen las mismas
características bioquímicas y fisiológicas. Una unidad motora se la puede clasificar de
dos maneras:

• Basándose en la velocidad de contracción (lenta y rápida) y de tres manera.

• Basándose en sus características metabólicas (oxidativa, glicoíitica-oxidativa, y
glicolítica).

Tabla 1.2.1. Unidades motoras
TIPO de Unidad TIPO I TIPO IIa TIPO IIb
Motora
Tamaño del Soma Pequeño Grande Grande

Velocidad de Lenta Rápida Rápida
Contracción
Características Oxidativa Oxidativa/ Glicolítica
Metabólicas Glicolítica
Fatigabilidad Resistente Resistente Fatigable

Glucógeno Poco Mucho Mucho
Almacenado
Coloración de las Rojas Rojas Blancas
fibras musculares


Reclutamiento de Unidades Motoras
La frecuencia de utilización de una unidad motora esta directamente relacionada con el
tamaño del soma de la moto-neurona. Generalmente, a más pequeño soma más fácil de
reclutar. Unidades motoras con los somas celulares mas péquenos como las tipo I, se
usaran primero y más frecuentemente. Las unidades motoras con somas más grandes
como las del tipo II a y II b, serán reclutadas con menos frecuencia y se requerirá
ejercicio más intenso.

A pesar de su denominación las unidades motoras se reclutan no en función a la
velocidad del movimiento sino a la fuerza necesaria para realizar ese movimiento (i.e.,
tensión). Individuos con capaces de desarrollar una gran potencia muscular
predominantemente poseen fibras de tipo rápido-glicolítico. Los músculos resistentes y
posturales de los cuales se requieren contracciones continuas son de fibras de tipo lento-
oxidativas. Podemos encontrar humanos con porcentajes de fibras tipo I en los
músculos de las piernas entre 70% (fondistas) y 35% (velocistas).

Tipo II b

Tipo II a
%
Fibras

Intensidad del Ejercicio
Baja Media Alta

Figura 1.2.2. Principio de reclutamiento ordenado

Si solamente tuviésemos que considerar adaptaciones al nivel de la fibra muscular
aconsejaríamos a nuestros atletas realizar movimientos con carga máxima aunque la

velocidad de ejecución fuese lenta. Solamente así conseguiríamos reclutar las fibras
rápidas y por lo tanto adaptarlas. Sin embargo, no solamente se necesita entrenar la
fibra muscular sino los patrones motores y la coordinación del movimiento deportivo.
Movimientos a baja velocidad no tendrían una transferencia en el movimiento deportivo
y por lo tanto no entrenarían el gesto deportivo.

1.2-4.- El Músculo Esquelético

Visto bajo el microscopio el músculo esquelético (componente del aparato locomotor)
posee unas estrías debido al solapamiento de las proteínas contráctiles que lo componen.
El músculo liso no esta tan estructurado y su aspecto no es estriado (compone los
órganos internos). El músculo liso esta compuesto de fibras más pequeñas que las
fibras musculares esqueléticas (2-5 micras en diámetro y 50-200 micras en longitud). El
músculo esquelético tiene unas 20 veces mas diámetro y es cientos de veces más largo.
Sin embargo los mismos principios fisiológicos se aplican a la contracción del músculo
liso y estriado.

Hazañas de fuerza y resistencia son posibles gracias de la conversión de la energía
química de los alimentos en energía mecánica en los músculos. Las proteínas
contráctiles actina y miosina componen la mayoría de la masa muscular. En el
individuo muscular un 40% del peso total es músculo. Por lo tanto comprender el
funcionamiento y estructura de estas dos proteínas contráctiles es importante para
comprender el movimiento.

Estructura del Músculo
El músculo esta compuesto de conjuntos de fibras musculares organizadas en fascículos
rodeadas por una membrana llamada endomisio. La fibra muscular se divide en
miofilamentos que son actina y miosina. Mezclado con la estructura del músculo existe
tejido conectivo hecho de colágeno. Integrado con el músculo existe tejido conectivo
(fascia) que se extiende con el músculo desde el tendón de origen al tendón de inserción
y da lugar a los fascículos de fibras (endomisio). En algunos músculos las fibras
musculares van de tendón a tendón pero en otros se adhieren a este tejido conectivo.
Consecuentemente en algunos músculos las fibras no van en el sentido longitudinal del
músculo sino oblicuos a su eje longitudinal.

Proteínas contráctiles
Miosina
El filamento de miosina esta compuesto de unas 200 moléculas de miosina. Cada
molécula de miosina se puede dividir en dos porciones. Una porción es la que se alinea
con los otros filamentos de miosina formando la parte principal del filamento. Esta
porción se llama meromiosina ligera pues los amino ácidos que lo componen no tienen
un peso molecular muy elevado. Otra porción sobresale hacia el exterior del filamento
y se denomina meromiosina pesada. Esta porción esta compuesta por una sección de


“bisagra” y una cabeza de tipo globular. Los amino ácidos que la componen si tienen
un peso molecular elevado.

Actina
El filamento de actina esta
compuesto por 3 proteínas,
actina, tropomiosina y troponina.
Las proteínas globulares de
actina son las más abundantes y
están dispuestas formando una
hélice. Encima y a lo largo de
estas moléculas globulares de
actina existe una hélice
filamentosa más fina compuesta
de tropomiosina. Periódicamente a lo largo la banda de tropomiosina se
encuentran las moléculas de una tercera proteína de tipo globular; la troponina la
cual tiene una gran afinidad por los iones de calcio.

Sarcómero Unidad Funcional del Músculo
Ambos miofilamentos (i.e., actina y miosina) están superpuestos y alternados. Esto
forma la estructura estriada del músculo. La fibra muscular se puede dividir en una
zona isótropa (permite el paso de la luz polarizada) zona I y una zona anisótropa (no
permite el paso de la luz polarizada) zona A. La zona I esta formada por el filamento de
actina solamente, mientras que la A corresponde a la zona de solapamiento de las dos
proteínas miosina y actina. La banda H esta en el centro de la zona A y es el centro de
la miosina una zona menos densa debido a que no existe meromiosina pesada. La línea
Z es el punto donde un filamento de actina se une a otro filamento de actina. La
estructura de filamentos comprendida entre dos líneas Z se llama sarcómero. El
sarcómero es la unidad funcional del músculo.

Mecanismo de Contracción Muscular
Cuando el músculo se contrae (i.e., acorta) los filamentos de actina se deslizan
acercándose. Esto hace que cuando el músculo se acorte la banda I se hace más
pequeña, mientras que la banda A no cambia de tamaño.

1.2.5.- Fuerza y
Potencia Muscular

Es distinto fuerza que
potencia. El harterófilo es
muy potente (levantamiento
olímpico) el fisioculturista es
fuerte. Este concepto de
potencia es la base de la
prueba de salto explosivo

que vosotros habéis realizado en las pruebas de acceso.

Potencia = Fuerza * Velocidad

La fuerza (tensión) esta directamente relacionada con el diámetro muscular, en numero
de fibras contrayéndose y se puede aumentar por medio de la hipertrofia (incremento en
masa) muscular. Sin embargo la velocidad del movimiento tiene que ver con la
“calidad” de la fibra muscular, la velocidad con que los puentes cruzados se forman y
deshacen. Esto depende del tipo de fibra y del componente neuronal.

Determinantes de la Fuerza y Potencia
Durante el movimiento muscular la velocidad y tensión de contracción de un músculo
están determinadas por:

Factores Estructurales
a) Longitud muscular
Fibras musculares in vitro, mas largas se contraerán mas velozmente. Una vez el
potencial de acción alcanza el músculo este se propaga por toda la fibra muscular en
cuestión de milisegundos evocando la contracción de todos los sarcómeros en esa fibra.
Si una fibra muscular tiene 300 sarcómeros en línea (i.e., larga) y cada sarcómero se
acorta 1/3 de su longitud por segundo tenemos que en un segundo ese músculo se acorta
90 sarcómeros. Un músculo con 100 sarcómeros en línea (i.e., corto) se acortara
solamente 30 sarcómeros por segundo y será mas lento.

b) Sección transversal
El músculo más grueso (con mayor numero de fibras musculares por sección
transversal) será capaz de producir mas tensión.

c) Sistema de palancas articulares
Inserción de tendones como sistema de palancas articulares y ángulos de acción son
importantes para definir la potencia y fuerza que se pueden desarrollar en un
movimiento deportivo.

Tipos de Entrenamientos de Fuerza y Potencia
Los ejercicios de fuerza pueden ser clasificados en tres categorías

Ejercicio Isométrico

Popular durante los años 1950-60. El entrenamiento es especifico para ese ángulo
articular solamente (entrenamiento muy limitado). Las ganancias de fuerza se obtienen
en las primeras semanas de entrenamiento y existe un estancamiento a partir de
entonces.

Ejercicio Isotónico

• Constante.
Carga permanece constante pero la resistencia varia con el ángulo de la articulación
durante la contracción. Eje. Press de banca (pectorales) requiere menos fuerza mover el
peso al final de la extensión que cuando la barra esta cerca del pecho.

• Variable
El ejercicio se realiza en maquinas especiales que varían la tensión (a pesar de usar la
misma carga) cambiando la distancia brazo de palanca a medida que el ejercicio
progresa. El efecto perseguido es realizar mas resistencia donde los ángulos articulares
son mas óptimos y menos donde son menos óptimos.

• Excéntrico
La tensión en el músculo se realiza durante el estiramiento del músculo. El músculo
parte de una posición de contracción y una resistencia grande le hace extenderse. Su
abuso crea inflamación de las estructuras musculares y dolor.

• Pliométrico.
A los músculos se les carga repentinamente y se les fuerza a estirarse antes de que
puedan contraerse y producir movimiento. Es una combinación de ejercicio excéntrico
seguido de concéntrico cuando el músculo comienza a vencer la resistencia de la carga
impuesta.

• Resistencia a la velocidad.
Mas que ganancias de fuerza se producen ganancias en la velocidad de movimientos.
Se trata de reducir la carga a la que el músculo se somete durante un movimiento para
conseguir una mayor velocidad.

Ejercicio Isocinético

La velocidad del movimiento es la misma a través del recorrido de la
contracción pero la tensión varia. Su uso es popular entre preparadores físicos y
los fisioterapeutas pues pueden tratar articulaciones lesionadas a una velocidad
controlada. Las ganancias de fuerza mayores suceden cuando se trabaja a
velocidades de contracción bajas (< 60 grados por segundo). Las maquinas
requeridas para el entrenamiento de la fuerza de manera isocinética son muy
costosas.


1.3. EL SISTEMA CARDIO -VASCULAR

En este apartado se presentan de manera pormenorizada los componentes del sistema
cardio-vascular y se discute el funcionamiento de dicho sistema pues es muy importante
para entender el funcionamiento de la energética del músculo

Durante el ejercicio, el control del flujo sanguíneo es de gran importancia. La
circulación es el medio de transporte interno de nuestro cuerpo. Durante el ejercicio, la
sangre se dirige hacia los músculos para saciar la demanda de oxigeno y combustible
(i.e., substratos energéticos).

La circulación no solo sacia estas demandas sino que también sirve para transportar
productos de desecho (i.e., metabolitos) producidos durante la contracción que de lo
contrario se acumularían impidiendo la contracción muscular.

Adicionalmente, la circulación sanguínea disipa el calor producido por la contracción de
los músculos hacia la piel. La sangre es también el vehículo que transporta leucocitos a
los focos de infección y las hormonas desde sus glándulas de producción a los sitios
donde se requiere su actividad.

Durante el reposo una gran porción del producto cardiaco (i.e., litros/minuto de sangre
que bombea el corazón) se dirige al bazo, hígado, riñones, cerebro y corazón. Aunque
los músculos componen alrededor del 40% de la masa total, durante el reposo solamente
reciben un 20% del producto cardiaco.

Sin embargo durante el ejercicio dinámico los músculos pueden llegar a recibir mas del
85% del producto cardiaco. Esta redistribución del flujo sanguíneo requiere un sistema
de control que estudiaremos en la próxima clase. Los seres humanos poseemos
aproximadamente 70 ml de sangre por cada kg de peso y por lo tanto un individuo de 70
kg tendrá unos 5 litros de sangre en su sistema circulatorio. Potencialmente el sistema
circulatorio podría alojar hasta 20 litros.

Sin embargo con solo un 20% de su capacidad cumple con sus funciones de transporte.
Existe un mecanismo de control de la circulación hace que algunos vasos se contraigan
y otros se dilaten para aportar sangre a las zonas que lo necesitan y así dirigir el flujo
sanguíneo.

1.3.1.- Componentes del Sistema Cardio-Vascular

• El sistema cardiovascular se compone de corazón (“cardio”) y vasos (“vascular”).
Los vasos sanguíneos en los que la sangre circula alejándose del corazón se
denominan arterias. Los vasos sanguíneos en los que la sangre circula hacia el
corazón se denominan venas. La sangre que circula por las arterias pulmonares es
sangre sin oxigeno y es por lo tanto sangre venosa aunque parezca un contrasentido.


Tabla 1.3.1. Vasos sanguíneos
Vasos Sanguíneos Función
Arterias Aporte de sangre a los tejidos
Arteriolas Distribución de sangre hacia los tejidos
Esfínteres pre-capilares Válvulas de control del flujo sanguíneo a los tejidos
Capilares Intercambio entre la sangre y el espacio intersicial de
gases, substratos energéticos, fluidos, metabolitos y
calor.
Venulas Recolección de sangre de los capilares
Venas Devolver la sangre al corazón

Flujo Sanguíneo.
A pesar de parecer una unidad
anatómica el corazón funcionalmente
esta compuesto de 2 bombas. Una es el
corazón derecho que bombea sangre
hacia los pulmones donde se oxigena y
libera del CO2 . Esta sangre oxigenada
llega al corazón izquierdo y es
bombeada al resto de los tejidos del
cuerpo. La circulación del corazón
derecho se denomina circulación
pulmonar, y la del corazón izquierdo
circulación sistemica (o central). El
recorrido circular de la sangre a través
del sistema cardiovascular obedece
unos principios mecánicos simples:

1. El flujo sanguíneo (como media) es
constante en cualquier punto del
sistema vascular. De otro modo, la
sangre se acumularía continuamente
en lugares donde el flujo se
redujese. Hay que puntualizar que
en ciertas situaciones algunos
órganos acumulan pequeñas cantidades de sangre (piel en condiciones de calor; o
zona esplachnica después de una copiosa comida).

2. Los capilares como conjunto poseen el mayor diámetro de todos los vasos del
sistema cardiovascular. Aunque individualmente cada capilar tiene un diámetro muy
pequeño (parecido al de un pelo) existen muchos mas que arteriolas o venulas.

3. La velocidad de la sangre es más lenta en los capilares. Como el flujo sanguíneo es
constante a través del sistema pero el diámetro total de los capilares es mayor que en el
resto de los vasos la velocidad de la sangre es menor en los capilares. Los capilares son

muy cortos (i.e., 0.1 cm) y esta deceleración de la velocidad de la sangre asegura que
hay tiempo suficiente para el intercambio de substratos entre la sangre y los tejidos.

1.3.2.- El Corazón

Estructura
El corazón posee tres capas. La más externa se llama pericardio y esta compuesto de
tejido fibroso y tejido adiposo. La capa media es el miocardio y esta compuesta de
músculo cardiaco. La capa más interna se llama endocardio y esta compuesta de células
endoteliales que tienen continuidad con la capa interna de las arterias que salen de
corazón (son la misma capa). El miocardio esta irrigado por un sistema de vasos que
forman la circulación coronaria.

El corazón esta compuesto de 4 cavidades, dos superiores llamadas aurículas y dos
inferiores llamadas ventrículos. Las aurículas están comunicadas con los ventrículos de
su lado pero no existe comunicación entre la parte derecha e izquierda del corazón.

La válvula que comunica aurícula y ventrículo derecho se llama tricúspide y la que
comunica aurícula y ventrículo izdo. se llama mitral.

El corazón tiene 4 vasos principales, uno en cada cavidad. Estos son la vena cava la
arteria pulmonar en el corazón derecho y la vena pulmonar y la arteria aorta en el
corazón izquierdo.

Función
A la aurícula dcha. llega con sangre des-oxigenada la vena cava (superior e inferior).
Esta sangre se transvasa al ventrículo derecho por medio de la válvula tricúspide y sale
por la arteria pulmonar hacia los pulmones. La arteria pulmonar posee una válvula para
impedir el retroceso de la sangre (válvula pulmonar).

En el lado izquierdo el vaso que llega con sangre oxigenada de los pulmones a la
aurícula izquierda es la vena pulmonar. La sangre pasa de aurícula a ventrículo a través
de la válvula mitral. Saliendo del ventrículo izquierdo tenemos la arteria aorta que
distribuye la sangre a todo el resto del cuerpo. Existe otra válvula para impedir el
retroceso de la sangre que sale por la vena aorta (válvula aórtica).

Carácter Sincitial del Músculo Cardiaco

En el miocardio del corazón hay dos tipos de células:


a) las contráctiles (que son la mayoría). Estas celular musculares son similares a las del
músculo esquelético con la diferencia que son mas pequeñas y están inter-conectadas
por discos formando una estructura comunicada llamada sincitio. Gracias a este sincitio
los impulsos nerviosos que nacen en cualquier punto de las aurículas se extienden por
toda la estructura de las aurículas. Los ventrículos también están comunicados como
unidad gracias a este sincitio.

b) las especializadas en la conducción de estímulos. Estas células son; el nodo
sinoauricular sito en la parte posterior de la aurícula dcha y es el marcapasos del
corazón. El nodo auriculo-ventricular sito entre la auricula y ventrículo derecho
y el sistema de Purkinje que se extiende por el tabique interventricular para
conducir los impulsos al apex del corazón. Gracias a este sistema de conducción
de impulsos especializado, los impulsos se propagan 6 veces mas rápidos que
por si mismos.

Electrocardiograma

El ciclo cardiaco se compone de una serie de depolarizaciones, contracciones y
repolarizaciones que son producidas por cambios iónicos en las membranas celulares.

El electrocardiograma (i.e., ECG) es un arma clínica muy importante para valorar la
capacidad del corazón para transmitir el impulso cardiaco. Cuando un impulso se

difunde por el corazón la corriente eléctrica generada por las cargas ionicas en la
superficie del músculo se difunden en los líquidos que rodean en corazón y una pequeña
parte llega hasta la superficie del cuerpo. Colocando electrodos en la piel sobre el
corazón se obtiene un trazado del impulso suscitado por cada latido cardiaco.

La propagación del impulso desde el nodo SA a través de las aurículas provoca la
depolarizacion del las aurículas que se observa como una deflación en el trazado del
ECG llamada onda P. La onda P antecede la contracción auricular. La estimulación del
nodo AV resulta en la depolarizacion de los ventrículos y produce el trazado del
complejo QRS. La onda de la repolarizacion de las aurículas no se detecta en el ECG
pues esta enterrada debajo del complejo QRS. La repolarizacion de los ventrículos
provoca la onda T que antecede inmediatamente a la relajación de los ventrículos. El
periodo entre los trazados S y T se denomina segmento S-T y es importante en las
pruebas de ejercicio pues su depresión indica deficiencias en la circulación coronaria.

Válvulas Cardiacas
Las válvulas cardiacas impiden el flujo retrogrado de sangre en el corazón y por lo tanto
mantienen el flujo de sangre en una dirección. La tricúspide y mitral están conectadas
por unas cuerdas tendinosas que se extienden desde los músculos papilares.

Los músculos papilares se contraen a la vez que los ventrículos lo cual evita que estas
válvulas hagan prominencia en la dirección retrograda cuando el ventrículo expulsa
sangre. Las válvulas aórtica y pulmonar, no tienen ligamentos ni músculos papilares y
en su lugar cuentan con unas valvas semilunares muy poderosas que se abren solamente
en una dirección y se solapan y cierran en la dirección opuesta.

Ruidos cardiacos
Al escuchar con un estetoscopio el latido del corazón se pueden distinguir dos ruidos
que se han comparado con justicia con “lub” para el primer ruido y “dub” para el
segundo. El primer ruido es el cierre de las válvulas auriculoventriculares cuando se
inicia la contracción ventricular. Al contraerse los ventrículos la presión creciente obliga
a cerrarse las hojas de las válvulas auriculoventriculares. Esta vibración de las paredes
cardiacas se transmite al tórax y se puede escuchar.

El segundo ruido es el cierre de las válvulas pulmonar y aórtica al final de la
contracción ventricular. Inmediatamente después de que los ventrículos han expulsado
la sangre a las arterias, la relajación ventricular permite el flujo retrogrado de la sangre
de las arterias a ventrículos cerrando bruscamente las válvulas aórtica y pulmonar.
Cardiopatía valvular
La causa más frecuente de valvulopatia es la fiebre reumática, que resulta de la reacción
alérgica a toxinas segregadas por los estreptococos. Los anticuerpos contra la toxina del
estreptococo atacan las válvulas cardiacas erosionándolas y haciéndolas desaparecer o
creando tejido fibroso e impidiendo su cierre. La estenosis valvular (estrechamiento
valvular), la regurgitación valvular (la sangre refluye) o el edema pulmonar son
ejemplos de estas cardiopatías. Las válvulas mas atacadas por la fiebre reumática son
las del lado izdo (mitral y aortica). Esto produce una acumulación de sangre excesiva


en la aurícula izda (si la válvula mitral esta erosionada) y pulmones o en el ventrículo
izdo, (si la válvula aórtica esta erosionada), aurícula y pulmones. Esto puede causar
congestión sanguínea pulmonar y edema.

1.3.3.- La Circulación

Las arterias son musculares lo que las hace capaces de resistir altas presiones. También
son elásticas los que las hace capaces de amortiguar las altas presiones que el corazón
produce durante la sístole y mantener la presión alta durante la diástole. La presión de
la sangre en la arteria aorta es de unos 100 mmHg pero disminuye a través de la
circulación siendo de 30 mmHg en los capilares y de solamente 10 mmHg cuando llega
a la aurícula derecha.

La sangre pasa de las arterias a las arteriolas, metarteriolas y esfínteres pre-capilares.
La resistencia a la sangre mayor ocurre en estas áreas, donde es critico el mantenimiento
de la presión arterial para asegurar un aporte de sangre al tejido. La regulación del flujo
sanguíneo tiene lugar en los esfínteres pre-capilares. Estas “válvulas” están controladas
por estímulos del sistema simpatético neural y por factores locales. Estos esfínteres
reaccionan a las necesidades locales de los tejidos y aumentan el caudal sanguíneo
cuando el suministro de nutrientes es escaso o cuando disminuye el aporte de oxigeno.
Este mecanismo de control local se llama autorregulación.

La sangre pasa de las arteriolas a los capilares donde se intercambian gases, substratos
energéticos y metabolitos. Los capilares no tienen músculo liso y por lo tanto no
pueden controlar su propio flujo que depende de la presión sanguínea ejercida por el
bombeo del corazón y la resistencia de los esfínteres pre-capilares.

La mayor parte del volumen sanguíneo reside en las venas. Las venas en conjunto se
las denominan “capacitador de sangre”. Las venas se pueden vaciar si se contraen por
estimulación simpática pues poseen músculo liso o por compresión mecánica pasiva
debida a la contracción muscular. La presión negativa creada por la acción del corazón
durante diástole ayuda también al vaciado de sangre de las venas. En las venas existen
unas válvulas venosas que previenen que el flujo venoso sea retrogrado.

Determinantes del Flujo Sanguíneo

La velocidad del flujo sanguíneo que circula por nuestro cuerpo depende de la presión
sanguínea. La presión sanguínea es el resultado de multiplicar el producto cardiaco
(i.e., PC; cantidad de sangre que el corazón bombea por minuto) y las resistencias
periféricas totales (RPT) al flujo. Con un producto cardiaco constante, el flujo
sanguíneo depende del incremento o disminución de las resistencias periféricas.

Presión Arterial = PC * RPT


La presión es quizás el factor más importante para incrementar el flujo sanguíneo. El
flujo sanguíneo entre dos puntos es proporcional a la diferencia de presión entre ellos.
La circulación no es un sistema rígido de tuberías. Las paredes de los vasos sanguíneos
se distienden en función de la presión sanguínea producida por el corazón. No solo el
corazón somete la sangre a una presión elevada, sino que la gravedad actuando en estas
columnas de sangre que son los vasos, produce una presión hidrostática. La presión
hidrostática tiende a crecer con la longitud de los vasos y depende en la postura del
cuerpo.

La resistencia al flujo esta controlada por el tamaño de las arteriolas, las cuales están
controladas por los esfínteres pre-capilares. Una reducción de solamente un 16% en el
diámetro de las arteriolas disminuiría el flujo un 50%. Por lo tanto el radio de las
arteriolas tiene un efecto muy grande en el flujo sanguíneo. La viscosidad de la sangre
puede también incrementar las resistencias al flujo pero en general no es un factor muy
importante para el flujo sanguíneo. Sin embargo en situaciones cuando el hematocrito
(porcentaje de células rojas en la sangre) incrementa anormalmente (dopaje de sangre)
el incremento en la viscosidad de la sangre puede disminuir el flujo sanguíneo.

La Circulación Venosa

Las venas tienen dos funciones principales, facilitan un lugar de almacenamiento de
sangre a baja presión y sirven como avenidas de retorno de sangre al corazón.

a) Almacenamiento de sangre a baja presión
• Las paredes de las venas son delgadas y no contienen mucho tejido elástico. Las
venas son fácilmente extensibles y su volumen puede ser reducido debido a que
tienen músculo liso en sus paredes. Durante el reposo las venas contienen 2/3
del volumen total de sangre. En respuesta a una hemorragia o al ejercicio, el
sistema simpatético estimula el músculo liso de las venas para que estas se
contraigan y repartan esta sangre a otras áreas del cuerpo.

• Las venas tienen una capacidad de almacenamiento mayor que las arterias.
Pueden contener mas volumen de sangre sin que la presión en sus paredes se
eleve demasiado. Esto es debido a que poseen muchas menos fibras musculares
lisas y menos tejido elástico. Esta facilidad para el almacenamiento puede crear
problemas. Cuando cambiamos de postura de supino a erecto la sangre se podría
almacenar en las venas de nuestras piernas. El sistema simpatético se ocupa de
que esto no ocurra constriñendo las venas de las piernas. En algunas personas
este sistema simpático no funciona bien y se producen las varices.

b) Venas como avenidas de retorno venoso
• La sangre fluye de zonas de alta presión a zonas de baja presión siguiendo el
gradiente de presión. Cuando la sangre viaja de arterias a capilares a venas
alejándose de la bomba que produce la presión, la presión baja llegando a ser
solamente de 15 mmHg en las venulas. El hecho de que este pequeño gradiente


de presión (i.e., 15 mmHg) sea suficiente para permitir que grandes volúmenes
de sangre vuelvan al corazón demuestra la poca resistencia al flujo de las venas.

• Además del gradiente de presión, las venas poseen unas válvulas venosas que
facilitan el retorno de sangre al corazón. Cada vez que los músculos se contraen
estos contraen las venas que están entre las fibras musculares. Durante la fase
de relajación del músculo las venas se llenan debido al gradiente de presión. Las
válvulas venosas funcionan como las del corazón cerrando el paso a la dirección
retrograda y facilitando la acumulación de sangre durante la relajación muscular.
Al músculo se le a denominado el “segundo corazón” por esta acción en las
venas.

• Finalmente y ayudando al retorno venoso existe la bomba respiratoria. Durante
la inspiración el tórax se agranda debido a una contracción del diafragma y una
elevación de las costillas. Esto facilita la entrada de aire en los pulmones y
también conlleva el succionamiento de sangre en las venas torácicas. Además el
diafragma empuja los órganos debajo del abdomen, presionando las venas
abdominales lo cual fuerza la sangre a las venas torácicas. Durante la espiración
lo opuesto sucede pero la sangre no fluye en sentido retrogrado debido a las
válvulas venosas.


1.4. EL SISTEMA RESPIRATORIO

Este apartado presenta la estructura del sistema respiratorio la mecánica de la
respiración, el papel del surfactante en la tensión de superficie del alveolo y la
flexibilidad pulmonar. Asimismo se expondrá los parámetros ventilatorios que
normalmente se miden en las pruebas funcionales para conocer el estado de forma física
del sistema respiratorio.

Vivimos en el fondo de una masa de gas llamada atmósfera compuesta principalmente
de nitrógeno (78%) y oxigeno (21%). Vivir en tierra nos permite disfrutar de 50 veces
mas oxigeno que si viviéramos en el agua. Respirar es nuestra forma de acceso a los
componentes de esta atmósfera. Nuestro cuerpo intercambia el oxigeno atmosférico por
el dióxido de carbono producido por nuestro cuerpo. No existe ningún órgano que
almacene oxigeno en nuestro cuerpo. En realidad no necesitamos un almacén si el
mecanismo de transferencia de oxigeno de la atmósfera a la sangre se ajusta a las
demandas de oxigeno de los tejidos.

1.4.1.- Estructura del Sistema Respiratorio

Durante la inspiración el aire viaja por la nariz y boca hacia la faringe y después a la
traquea. Durante este transito el aire se filtra, calienta y humedece. Seguidamente el
aire pasa a los bronquios, bronquiolos, y finalmente llega a los alvéolos donde el
intercambio de gases entre la atmósfera y la sangre tiene lugar.

La traquea y bronquios están hechos de músculo liso recubierto de un cartílago rígido
que a su vez esta recubierto de células epiteliales que contienen una cilia (pequeños
pelillos). Algunas de estas células epiteliales segregan una sustancia mucosa que se
transporta siempre hacia arriba (alejándola de los pulmones) por el movimiento
coordinado de esta cilia. Estas mucosidades sirven como un filtro que detiene las
partículas y polvo. Una vez que esta mucosidad alcanza la faringe inconscientemente
nos lo tragamos a través del esófago. Los bronquiolos también contienen músculo liso
pero no tienen, cartílago, cilia o glándulas que segregan mucosidad y dependen de
macrofagos para su limpieza.
Los bronquios se ramifican en bronquiolos (1:23) y los bronquiolos en alvéolos,
resultando en unos 300 millones de alvéolos (pequeños sacos donde tiene lugar el
intercambio gaseoso). El diámetro de cada alvéolo es de 0.3 mm pero como hay
muchos, la superficie total alveolar para el intercambio de gases es similar a media pista
de tenis (85 m2 ). Esta enorme superficie esta contenida en solamente 5-6 litros que es la
capacidad del tórax.

Las paredes de los alvéolos (como las de los capilares) son extremadamente finas. A
pesar de que el O2 y CO2 tienen que atravesar dos capas de células las del alvéolo y
capilar la distancia total es muy pequeña y por lo tanto la difusión de los gases muy
rápida. La eficiencia de este sistema de difusión de gases es posible gracias a la gran
densidad de capilares envolviendo los alvéolos.


La circulación pulmonar que transporta sangre desde el corazón derecho a los alvéolos
esta adaptada para la función de intercambio de gases. Las presiones sanguíneas en la
circulación pulmonar son pequeñas. La presión sanguínea media en la arteria pulmonar
es solo 15 mmHg la cual es 1/7 de la presión media en la aorta (100 mmHg). La
cantidad de sangre que fluye a través de la circulación pulmonar y sistémica es la
misma, y por lo tanto esta menor presión es una consecuencia de una menor resistencia.
El mantenimiento de las presiones y resistencias pulmonares tan bajas, reduce el trabajo
del corazón derecho.

La presión sanguínea (aunque pequeña) que empujaría la sangre desde los capilares
hacia los alveolos es equilibrada con la presión oncótica de las proteínas de la sangre
(presión oncótica) que retiene la sangre en el capilar y facilita la reabsorción de fluidos
de los alvéolos a la sangre. Los esfínteres pre-capilares de las arteriolas alveolares,
responden a la concentración de O2 disuelto en el plasma, al contrario que los esfínteres
pre-capilares del resto del cuerpo. Las arteriolas de los pulmones se contraen en
respuesta a concentraciones de O2 bajas en plasma. Esto desvía la sangre de los
alvéolos poco ventilados con O2 a otros mas enriquecidos.

1.4.2.- Mecánica de la Respiración

El intercambio de gas solo se producirá si los alvéolos se vacían de gas y se llenan con
gas oxigenado. Esto sucede gracias a la respiración. Los pulmones por si mismos son
estructuras pasivas (no tienen movimiento propio) que están en contacto con la cavidad
torácica. Los pulmones están revestidos de una membrana lubricada llamada pleura

visceral y el interior de la cavidad torácica esta revestida de una membrana similar
llamada pleura parietal.

Entre medias de estas dos pleuras se sitúa una fina capa de liquido que hace de unión
entre las pleuras y facilita un cierto grado de deslizamiento de los pulmones dentro de la
cavidad torácica. La presión del liquido pleural es sub-atmosferica (3-6 mmHg menor
que en la atmósfera) al final de la respiración cuando el sistema se encuentra en
descanso. Esto mantiene una cierta succión entre las dos pleuras y transmite los
movimientos de la caja torácica a los pulmones.

Durante la inspiración la caja torácica se agranda los pulmones se expanden y el aire
pasa a su interior debido al gradiente de presión. Recuerda que la presión es la fuerza
por unidad de superficie y si la superficie pulmonar aumenta pero la fuerza (peso de la
atmósfera) se mantiene la presión pulmonar baja.

Presión = Fuerza / Superficie

Este agrandamiento de la caja torácica esta producido por la contracción del diafragma
(músculo que separa el tórax del abdomen) que cuando se contrae cambia su forma de
media campana a una forma plana lo cual incrementa la longitud vertical de la caja
torácica. Durante la respiración normal el diafragma se mueve solamente 1 cm, pero
durante respiración forzada se puede llegar a mover 10 cm hacia abajo. La contracción
de los músculos intercostales externos y del cuello tiran hacia arriba y al frente de la
parrilla costal (costillas) lo cual aumenta el diámetro antero-posterior de la cavidad
torácica.

Durante el reposo la expiración es pasiva. Los músculos inspiratorios se relajan el
diafragma vuelve a su forma original de media campana y la relajación de los
intercostales externos hace que la parrilla costal (costillas) desciendan por su propio
peso. La caja torácica y los pulmones son estructuras elásticas y la relajación de los
músculos inspiratorios permite que vuelvan a su posición original empujando el aire
fuera de los pulmones.

Durante la espiración forzada (i.e., durante el ejercicio), existen músculos que se
contraen. Los músculos abdominales se contraen empujando al diafragma hacia arriba
y los intercostales internos se contraen empujando la parrilla intercostal hacia abajo.
Estas acciones fuerzan la expulsión de aire.

Durante el reposo (final de la espiración), la presión del fluido intrapleural es –3 mmHg
en relación a la presión atmosférica, mientras que la presión en los pulmones es
atmosférica (i.e., 0 mmHg). Los pulmones tratan de reducir su tamaño y tiran de la
pared torácica y es lo que crea esta succión en el liquido intrapleural (-3 mmHg). Esta
succión equilibra la presión que crean los pulmones al tratar de volver a su forma
original. Si la presión atmosférica entrase en este espacio intrapleural (una incisión en

la caja torácica) esta succión se eliminaría y los alvéolos se colapsarían (desinflarían
totalmente).

Esta presión intrapleural negativa es muy importante para que los alvéolos se
mantengan abiertos durante la espiración. Cuando la inspiración comienza, la cavidad
torácica se expande y la presión intrapleural se hace mas negativa y esto facilita el
estiramiento de los pulmones. La presión intrapleural es de unos –5 mmHg y la
intrapulmonar de –1 mmHg. Como los pulmones se están expandiendo lo cual crea 1
mmHg de presión inferior dentro de ellos que en la atmósfera, el aire sigue el gradiente
de presión y entra en los pulmones hasta que el gradiente se equilibra (después de 0.5
litros).

Ahora comienza la espiración, el diafragma e intercostales se relajan y el tejido
pulmonar vuelve a su forma inicial expulsando así el aire inhalado anteriormente. Las
presiones pueden ser mucho mayores durante la respiración forzada. La presión
intrapleural puede alcanzar +50 mmHg durante la espiración forzada. Es remarcable
que durante la respiración no forzada una diferencia de 1 mmHg de gradiente de presión
entre la atmósfera y los pulmones sea suficiente para mover 0.5 litros de aire. Esto
ilustra la facilidad de distensión del tejido pulmonar. Un globo requeriría hasta 200
mmHg de presión para que se pueda inflar unos 0.5 litros.

Los alvéolos están en contacto con la atmósfera a través de la nariz, boca, bronquios y
bronquiolos. El hecho de que la presión en los alvéolos no sea siempre igual a la de la
atmósfera (al principio de la inspiración y espiración) indica que existe una cierta
resistencia para que el aire se difunda desde la atmósfera a los alvéolos rápidamente. El
sitio de mayor resistencia a el trafico de aire son los bronquios.

Los bronquiolos son mas pequeños pero son tan numerosos que no ejercen resistencia al
paso del aire. Esta resistencia al paso del aire se nota sobre todo durante la espiración
en los pacientes con asma. La resistencia al paso del aire se incrementa cuando el
músculo liso de los bronquios se contrae disminuyendo el tamaño de los bronquios.
Estos músculos lisos los controla en sistema nervioso autonómico, la rama simpática
segrega nor-adrenalina y los dilata y la para-simpática segrega acetilcolina y los contrae.

1.4.3.- Surfactante, Tensión de Superficie, y Flexibilidad Pulmonar

Aunque es importante que los pulmones se puedan distender fácilmente es igualmente
importante que sean elásticos y vuelvan a su volumen original cuando las fuerzas que
los distienden cesan. Hay dos componentes responsables por la elasticidad de los
pulmones:

a) La composición del tejido pulmonar (colágeno)
b) La tensión de superficie


La tensión de superficie, es un fenómeno que sucede cuando existe un contacto entre el
liquido y el aire (superficie). Esto se puede ilustrar por el hecho de que requiere mucha
menos presión (fuerza) para inflar los pulmones con agua que con aire. Cuando se
inflan con agua no existe este contacto liquido / aire y no hay tensión de superficie. Se
estima que las fuerzas que se producen de la tensión de superficie son responsables de
un 2/3 del comportamiento elástico de los pulmones y el 1/3 restante se debe a la
elasticidad de los tejidos.

¿Como funciona la tensión de superficie?. Las moléculas de agua se atraen entre si
(formando enlaces de hidrogeno). Una molécula de agua en el medio de una gota tienen
moléculas “vecinas” rodeándola e interactúa con todas ellas. Una molécula de agua en
la superficie de la gota solo tienen “vecinas” en el interior de la gota.
Consecuentemente esta molécula será “atraída” hacia el interior del liquido creando una
fuerza direccional. El resultado es que las moléculas de agua tienden a evitar estar en la
superficie aérea y por lo tanto la superficie actúa como una capa que resiste la
expansión del agua. Esta propiedad se llama tensión de superficie y es; “la fuerza que
actúa tangencialmente a la superficie (agua / aire) que resiste la expansión de un
líquido”.

La tensión de superficie se puede reducir si se introduce un soluto en el liquido llamado
surfactante. Al contrario que el agua los surfactantes son atraídos a la superficies, y por
lo tanto desplazan las moléculas de agua y permiten la expansión de la superficie. Los
fosfolípidos son los surfactantes más corrientes. Tienen una cabeza polar (hidrofílica) y
una cola no polar (hidrofobia).

Al menos que estén formando dobles capas o micelos (esferas), de la única forma que se
pueden situar en un cambio de aire / agua es con sus cabezas en el agua y sus colas en el
aire que así separa las moléculas de aire de la superficie.

La tensión de superficie se determina por la proporción relativa de agua y surfactante
que ocupa la superficie. El fosfolípido surfactante de los alvéolos es importante porque
reducen la tensión en el alvéolo entre el aire y agua, disminuyendo la resistencia a la
expansión de los pulmones y el costo de la respiración.

Las cosas se complican cuando pensamos que hay una relación entre la tensión de
superficie que tiende a colapsar el alvéolo y la presión interna de aire que tiende a
mantener el alvéolo inflado. El tamaño del alvéolo influye la cantidad de presión
interna requerida para mantener el alvéolo inflado. Al igual que cuando inflamos un
globo cuesta mucho mas comenzar a inflarlo que cuando esta algo lleno, lo mismo pasa
con los alvéolos. Los alvéolos mas pequeños tienen mas curvatura de sus superficies y
por lo tanto las fuerzas tangenciales de superficie (que les harían colapsar) son mayores.

Los pulmones son una red de 300 millones de alvéolos conectados entre si. Si dos
alvéolos tienen la misma cantidad de surfactante y están conectados pero un alvéolo es
mayor que el otro, el alvéolo mas pequeño tendrá mas tensión de superficie y se
colapsara expulsando su aire hacia el mas grande. El surfactante permite que la tensión


cambie y esto no ocurra. Cuando los alvéolos se reducen en tamaño, las moléculas de
agua abandonan la superficie y la proporción de surfactante y agua en la superficie
incrementa. Esto decrece la tensión de superficie en proporción a la disminución de
tamaño del alvéolo.

La importancia del surfactante de los pulmones se manifiesta en los recién nacidos que
nacen con una cantidad deficiente de surfactate. En estos caso los pulmones están
rígidos y arreas alveolares (sobre todo alvéolos pequeños) están colapsadas. Estos
bebes pasan parte de su gestación en incubadoras con respiración asistida hasta que su
capacidad para segregar surfactante en sus alvéolos se desarrolla.

1.4.4.- Ventilación y Volúmenes Pulmonares

La función de la respiración es mover el aire de los alvéolos a la atmósfera, por lo tanto
es natural que nos preguntemos por la eficiencia de este proceso. Para ello los
fisiólogos han diseñado unas medidas y han denominado algunos volúmenes.

El volumen de aire que se mueve hacia dentro o fuera de los pulmones por minuto se
llama Ventilación Pulmonar o Volumen Minuto. Es el producto del volumen de aire
tomado en cada respiración multiplicado por el numero de respiraciones por minuto.

Volumen Minuto = Volumen Respiratorio * Frecuencia Respiratoria

Durante el reposo el volumen minuto es aproximadamente 6 litros por minuto (volumen
respiratorio de 0.5 litros * 12 respiraciones por minuto), pero este volumen puede variar
mucho dependiendo de las necesidades del cuerpo.

Durante el reposo no se usa la capacidad total de los pulmones, y incluso durante una
expiración forzada no se puede expulsar todo el aire contenido en los pulmones.
Podemos dividir los diferentes volúmenes pulmonares en las distintas fases de la
respiración.

1. Volumen respiratorio: cantidad de aire que se mueve dentro y fuera de los
pulmones durante la respiración en reposo.


2. Volumen inspiratorio de reserva: es el volumen adicional de aire que se puede
inhalar al final de una inspiración normal.

3. Volumen espiratorio de reserva: es el volumen adicional de aire que se puede
expulsar al final de una espiración normal.

4. Capacidad Vital: es el volumen mas grande de aire que se puede mover en una
respiración completa. Es la suma de los volúmenes anteriormente citados.

5. Volumen residual: es la cantidad de aire que queda en los pulmones después de
una espiración máxima.

6. Capacidad residual funcional: es el volumen de aire en el sistema antes de una
inspiración normal. Es la suma de 2 y 5.

7. Capacidad pulmonar total: es el volumen de aire máximo que los pulmones
pueden alojar. Es la suma de 4 y 5

La medida de estos volúmenes es relativamente sencilla y nos puede ayudar en el
diagnostico de patologías que interfieren con la ventilación. Estos problemas
respiratorios pueden dividirse en:

Trastornos restrictivos: La capacidad de los pulmones de expandirse esta
comprometida. Por ejemplo fibrosis pulmonar o cuando las pleuras se funden juntas.
Estos trastornos restrictivos se manifiestan en una capacidad vital reducida.

Trastornos obstructivos: Los causan la constricción de los conductos de paso de aire.
Inflamación de los bronquios (bronquitis), acumulación de mucus, bronquitis asmática.
Como estos trastornos dificultan el paso del aire y crean resistencias la medida de los
volúmenes no nos da toda la información pertinente.

En estos casos se necesita medir el flujo (velocidad) con el que el aire entra o sale de los
pulmones. Esto se realiza midiendo el volumen de aire en una respiración forzada
durante el primer segundo FEV1.

Además del aire que llega a los alvéolos e intercambia gases con la sangre existe un
volumen de aire en cada inspiración que ocupa la traquea, bronquios y bronquiolos pero
que no llega a los alvéolos. Este volumen se denomina -espacio anatómico muerto-
pues no es fisiológicamente activo en el intercambio de gases. Cada vez que un
volumen respiratorio de 500 ml es exhalado de los alvéolos solamente 350 ml llegan a
la atmósfera, los restantes 150 se quedan en las vías respiratorias.


Por lo tanto solamente 70% del volumen respiratorio ventila los alvéolos. Por lo tanto
seria mas lógico usar en vez de ventilación pulmonar (volumen respiratorio * frecuencia
respiratoria), ventilación alveolar ([volumen respiratorio – espacio muerto] * frecuencia
respiratoria) como un índice funcional de ventilación.

A la misma ventilación pulmonar, la ventilación alveolar será mayor cuanto mas
profundas sean las respiraciones (mayor volumen respiratorio). Contrariamente a lo que
veíamos con la eficiencia del sistema cardio-vascular y el aumento de la frecuencia
cardiaca, el aumento de la frecuencia respiratoria resulta en una ventilación alveolar
menos eficiente.


1.5. EJERCICIO AERÓBICO Y DEPORTES DE RESISTENCIA

El objetivo de este apartado es que el alumnado entienda como la fisiología del ejercicio
ayuda a valorar y a realizar un seguimiento del rendimiento de un deportista. Este
capitulo trata sobre el deportista de fondo del cual se conocen mejor los factores que
determinan su rendimiento. El apartado se divide en el componente central (sistema
cardiovascular), componente periférico (músculo) y la manera de medir cada uno de
estos componentes; la medición del consumo de oxígeno máximo y la medición del
umbral de lactato. Estos factores se discuten con la inclusión de la eficiencia mecánica
en una integración de todos los factores que determinan el rendimiento en los deportes
de fondo.

Los fisiólogos del ejercicio somos mas conocidos entre los deportistas por los
instrumentos que utilizamos que por lo que hacemos realmente con esas mediciones.
Gracias al avance de las tecnologías hoy se pueden realizar mediciones de parámetros
fisiológicos con rapidez y en el mismo lugar de entrenamiento. Instrumentos como el
pulsómetro, el analizador de lactato, el tapiz rodante, o el analizador de oxígeno, son
herramientas del fisiólogo que hoy en día muchos tienen acceso. Informando a atletas y
entrenadores del significado de estas mediciones fisiológicas garantiza un buen uso y
facilita el avance en el conocimiento del rendimiento deportivo y este capítulo trata de
que se entienda el objetivo de las mediciones fisiológicas en deportistas.

Se denominan deportes aeróbicos a aquellos en los que el esfuerzo es prolongado (mas
de 2 minutos) y continuo, y cíclico, es decir se usa los mismos músculos en un rango de
acción similar durante toda la prueba. Ejemplos de deportes que pueden ser aeróbicos si
se realizan sobre largas distancias son; la carrera, el ciclismo, el remo, el patinaje de
velocidad, la natación, etc. Se denominan deportes aeróbicos porque la mayoría de la
energía que usada durante el movimiento se produce en la mitocondria utilizando
oxígeno.
Debido a esto se requiere que el oxígeno de la atmósfera que capturamos mediante la
respiración pase a la sangre y llegue al músculo. Para este trabajo tenemos el sistema
cardio-vascular. A diferencia de otros deportes de esfuerzo interválico y corto, en la
maratón el sistema cardio-vascular tiene una gran influencia en el rendimiento. Para
entender que adaptaciones necesitamos de nuestro cuerpo para estos deportes aeróbicos
presento primero las adaptaciones que suceden en el sistema de transporte de este
oxígeno (sistema cardio-vascular) y después en el sistema que utiliza el oxígeno (el
músculo).


Figura 1.5.1. Porcentaje de producción de energía aeróbica en función de la
intensidad de ejercicio

1.5.1.- Componte central: el sistema cardiovascular

La medición de la frecuencia cardiaca es la manera más sencilla de conocer las
respuestas del sistema cardiovascular durante el entrenamiento o competición. El
corazón es la bomba del sistema cardiovascular. En muchas ocasiones realizamos
entrenamientos basados en la frecuencia cardiaca. Si controlamos todos los factores,
existe una relación lineal entren carga de trabajo y frecuencia cardiaca. Es decir, a
mayor velocidad de carrera más se eleva la frecuencia cardiaca. En los deportes de
fondo el oxígeno tiene que ser conducido por el sistema cardiovascular para producir
energía en el músculo. El numero de latidos durante la carrera moderada e intensa se
corresponde a "grosso modo" con la cantidad de sangre que se bombea (salvo que el
volumen de eyección varíe). En resumen, existe una relación directa entre la cantidad
de sangre bombeada (numero de latidos * cantidad de sangre en cada latido) y la
cantidad de oxígeno utilizada por los músculos para producir energía para el
movimiento.

La frecuencia cardiaca es un índice de la energía aeróbica (oxígeno) que los músculos
están usando y por lo tanto la frecuencia cardiaca es una manera de controlar la carga de
trabajo. Tiene una ventaja sobre el control de la intensidad de entrenamiento mediante
la medición de la velocidad de desplazamiento solamente. La frecuencia cardiaca es

una medición de la carga interna es decir lo que tu organismo nota. Existen días en los
que la misma velocidad de carrera parece mas dura. Si se desea saber si esto es falta de
motivación u otros factores hay que medir la frecuencia cardiaca. Es posible que no
hayamos recuperado los depósitos de glucógeno correctamente desde la última sesión
de entrenamiento.

Si nuestras fibras se encuentran vacías de glucógeno la tensión que desarrollan es
menor. Esto envía una señal a nuestra corteza motora para reclutar mas fibras
musculares para producir la misma tensión. Esto se refleja en un incremento en la
frecuencia cardiaca. Esto es debido a que cuando nuestra corteza motora activa las
fibras musculares para ejecutar el movimiento esta señal pasa por centros que controlan
la frecuencia cardiaca activando el corazón también en proporción al numero de fibras
reclutadas. El medir un índice de carga interna como la frecuencia cardiaca también nos
ayuda a valorar una carga de entrenamiento si la situación contraria ocurre. Puede ser
que en esa sesión de entrenamiento podamos ir mas deprisa a la misma frecuencia
cardiaca porque estemos supercompensados por un día de descanso o de entreno ligero.

Cuando entrenamos en función de la frecuencia cardiaca entrenaremos a un porcentaje
de la frecuencia cardiaca máxima. La relación entre latidos como índice de cantidad de
sangre oxigenada que llega al músculo y consumo de ese oxígeno para producir energía
para el movimiento es lineal pero la correspondencia no es perfecta.

Tabla 1.5.1. Porcentaje de la frecuencia cardiaca máxima y del VO2 max

Porcentaje de la Frecuencia Porcentaje del VO2 máximo
cardiaca máxima
50% 28%
60% 40%
70% 58%
80% 70
90% 83%
100% 100%


100%

FCd normal
Consumo de Oxigeno

80% FCd de
(% maximo)

Reserva

60%

40%
40% 60% 80% 100%
Frecuencia Cardiaca (% maximo)

Fig. 1.5.2. Relación entre el porcentaje de la frecuencia cardiaca máxima y de
reserva y el % del VO2 max

Si queremos conocer la máxima frecuencia cardiaca existe una popular formula que dice
que 220-Edad es tu máxima frecuencia cardiaca. Sin embargo, esta formula tiene un
error de 10-20 latidos, lo cual puede influir mucho cuando en la intensidad del
entrenamiento si lo basamos en % de la Frecuencia cardiaca. Existen otros métodos
mejores de controlar la intensidad de entrenamiento basándose en la frecuencia
cardiaca.

1.5.1.1. Entrenamiento basado en la frecuencia cardiaca

Cuando diseñamos un entreno lo que pretendemos es conseguir correr a una intensidad
basada en la máxima capacidad de nuestro cuerpo para producir energía aeróbica
(VO 2 max). Como veis aunque la relación entre frecuencia cardiaca y VO 2 es lineal, esta
relación no es directa. Esto se puede solucionar si entrenamos a una frecuencia cardiaca
en relación con la frecuencia cardiaca de reserva.

Primero debemos saber la frecuencia cardiaca de reposo (después de 10 min. de reposo
tomada al levantarse por la mañana) y la frecuencia cardiaca máxima durante la carrera
(el valor mas alto que veáis en un entreno en pista, por ejemplo después de 3 series de
2000 muy intenso). Si mi frecuencia cardiaca en reposo es de 48 lat/min y mi máxima
es de 180 lat/min la frecuencia cardiaca de reserva es 180-48 = 132 lat/min. Si quiero
entrenar al 75% de la frecuencia cardiaca de reserva multiplico 132 * 0.75 = 99 lat/min
y lo sumo a mi frecuencia cardiaca de reposo 99+48 = 147 lat/min.


Esta será la intensidad donde estaré usando el 75% de mi capacidad para producir
energía aeróbica. Todavía puedo ir mucho mas aprisa que esta velocidad de carrera si
esprinto pero eso no es lo que va a suceder durante la maratón. En general correré a una
velocidad de carrera entre el 65-85% de mi VO 2 max (depende del nivel de
entrenamiento), o lo que es lo mismo entre el 65-85% de mi frecuencia cardiaca de
reserva. Aunque entrenar basándose en la frecuencia cardiaca tiene las ventajas de ser
simple existen algunos factores ajenos al ritmo de carrera que pueden influir la
frecuencia cardiaca y que debemos conocer.

1.5.1.2. Factores ajenos a la carga de trabajo que influyen en la
frecuencia cardiaca

Tipo de Deporte. La frecuencia cardiaca máxima esta influida por la cantidad de masa
muscular implicada en el movimiento (ver explicación de carga interna) y por la
posición del cuerpo. Aunque estos dos factores son importantes para bi-y-tri-atletas, sin
embargo en el maratón la posición y tipo de movimiento es siempre el mismo. Por lo
tanto estos factores no van a influir en la deportes de una sola especialidad como la
carrera.

Condiciones Ambientales. Si un atleta corre en un día otoñal de 21ºC y vas a una
velocidad de carrera, midiendo la frecuencia cardiaca y repites el mismo entreno en un
día de verano 32º C veras que tu frecuencia cardiaca es al menos 10 latidos mayor. Esto
es debido a que cada grado centígrado de elevación en la temperatura del cuerpo
corresponde a un incremento de unos 8 latidos en frecuencia cardiaca. El mecanismo es
que la sangre tiene que utilizarse para eliminar el calor de nuestro cuerpo y por lo tanto
se diverge hacia la piel disminuyendo la cantidad de sangre que regresa al corazón.
Esto hace que los receptores pulmonares de presión sientan esta bajada en la cantidad de
sangre que retorna al corazón e inciten al corazón a subir sus pulsaciones para
compensar. Una gran humedad en el ambiente, también eleva la temperatura corporal y
produce el mismo efecto. En un experimento del fisiólogo Costill, se observó que
correr en un ambiente con humedad del 50% producía una frecuencia cardiaca en medio
fondistas de 165 y la misma velocidad de carrera (15 km / hora) cuando la humedad era
90% elevaba las pulsaciones a 175 lat/min. Estas diferencias en humedad del aire de
50% a 90% pueden ser la diferencia que existe entre entrenar por la mañana y por la
tarde.

Ritmos Circadianos. Si entrenas a diferentes horas del día puedes encontrar diferencias
de 3-8 latidos en el reposo, cuando ruedas suave o en la recuperación. Sin embargo,
parece ser que cuando corres intenso estas variaciones desaparecen. Sin embargo, si
estas acostumbrado a entrenar por la mañana y cambias tu patrón a entrenamientos al
mediodía o tarde no te extrañe si tu frecuencia cardiaca también cambia.

Deriva de la Frecuencia Cardiaca. Un corredor comienza un entreno de 60 minutos de
carrera continua, a una velocidad determinada y ve que va a 145 latidos después de los
10 primeros minutos. Si mira la frecuencia cardiaca cada 10 minutos observara un


aumento progresivo de la frecuencia cardiaca, y hacia el final del entreno la frecuencia
cardiaca podría llegar a los 160 latidos por minuto. La razón para esta deriva cardiaca
es que a medida que haces ejercicio sudas y vas perdiendo parte de tu volumen de
plasma que circula por tus venas. Esto disminuirá la cantidad de sangre que retorna al
corazón y por lo tanto subirá la frecuencia cardiaca para compensar y seguir mandando
la misma cantidad de sangre (y por lo tanto oxígeno) al músculo. Si bebes durante el
ejercicio esta deriva cardiaca disminuye mucho. Sin embargo, todavía permanece algo
de la deriva cardiaca.

Esto es debido a que la frecuencia cardiaca esta regulada no solamente por la presión
sanguínea sino también por la cantidad de unidades motoras reclutadas para el
movimiento en proporción a la fuerza relativa que se demanda a ese músculo. En un
entrenamiento prolongado, algunas de las fibras musculares se fatigan como
consecuencia de que se les acaba el glucógeno (combustible de carbohidratos) muscular.
Para conseguir mantener la misma velocidad de carrera se compensa reclutando mas
fibras musculares. Esto produce un incremento en la frecuencia cardiaca (ver
explicación de carga interna). Así si pasasteis en 150 pulsaciones por minuto en el
kilómetro 5 es posible que llegues a meta con 175 pulsaciones a pesar de vayas
bebiendo y el día no sea muy caluroso.

Fatiga de Miocardio. Algunos tri-atletas y corredores de ultra-fondo me han comentado
que observan que después de 3-4 de competición su frecuencia cardiaca disminuye (en
vez de aumentar en virtud a lo que he contado sobre la deriva) sin que (por lo menos
según sus sensaciones) bajen el ritmo de carrera. En Toledo tuvimos la oportunidad de
medir algunos parámetros en el equipo militar nacional de 100 kilómetros de carrera
durante una concentración. Observamos durante esta concentración que a pesar de que
corrieron 72 kilómetro de carrera continua que duro mas de 5 horas no hubo evidencia
de un descenso en la frecuencia cardiaca a pesar de que la velocidad de carrera si bajo.
El ambiente en esta prueba era de unos 17ºC lo cual eliminaba el factor calor como
compensación a la posible bajada por fatiga cardiaca. Otros investigadores del grupo de
Lopez-Chicharro (Enfermería Universidad Complutense de Madrid) han medido
algunos índices de fatiga cardiaca (troponina C) y no han observado un efecto incluso
en maratonianos de la 3ª edad que completaron el maratón popular de Madrid.

1.5.1.3. Adaptaciones del corazón al entrenamiento

El corazón es una maravilla de la ingeniería biológica. Esta diseñado con mas de 2.000
capilares por cm3 , para proveer O2 a sus fibras que están llenas de mitocondria (30% del
volumen total) para producir energía aeróbica. El corazón puede utilizar como
combustible, grasa, glucosa o el indeseable lactato.

¿Que sucede con el corazón a medida que nos entrenamos?. Al contrario que en los
músculos de nuestras piernas que cambian en "calidad" el corazón ya tiene una calidad
aeróbica excelente antes de comenzar a entrenar. ¿Cómo se puede mejorar un músculo
que ya esta diseñado para realizar trabajo constante?. La respuesta es simple;
aumentando su el tamaño, en otras palabras teniendo más de una cosa buena.


La cantidad de sangre que nos llega al músculo, es un producto de la frecuencia cardiaca
y el volumen de eyección (volumen sistólico) que es la cantidad de sangre que se expele
del corazón en cada latido. Es este ultimo el que crece con el entrenamiento. Así
después de 3 meses de entreno la frecuencia cardiaca de reposo puede caer de 70 a 55
latidos por minuto. Sin embargo, el volumen sistólico ha crecido de 70 a 90 ml de
sangre en cada latido. Comparando nuestro corazón con el motor de un coche, con el
entrenamiento aeróbico "nos hemos comprado un motor de mas centímetros cúbicos que
puede alcanzar la misma velocidad a menores revoluciones".

Otro cambio que ayuda a conseguir un mayor volumen sistólico es que el entrenamiento
incrementa el volumen de plasma sanguíneo. Esto incrementa el llenado del corazón y
por lo tanto el volumen sistólico. Esta adaptación sucede durante los primeros días del
entrenamiento debido a una respuesta en las hormonas renales. Esta rápida adaptación
al entreno de fondo también se pierde rápidamente.

1.5.1.4. Envejecimiento y frecuencia cardiaca

¿Porque los récords de maratón no los tienen corredores de 55 años?. Es porque

una de las inevitables consecuencias del envejecimiento es un decline en la máxima
capacidad del sistema cardio-vascular para bombear sangre. Por lo tanto a medida que
envejecemos perdemos capacidad para llevar oxígeno a los músculos y para producir
energía aeróbica, así como para limpiar los productos de desecho de la contracción
muscular. Cuando envejecemos la conducción del impulso cardiaco en las fibras de His
(que son el "cableado" principal del corazón), se ralentiza. El otro sistema de control
del ritmo cardiaco (la excitación del corazón por medio de hormonas que se enlazan a
los receptores beta-1) también se deteriora con la edad.

Si se sigue entrenando intenso se puede mantener la cantidad de masa muscular en los
músculos y el estimulo para mantener un gran volumen sanguíneo. Esto hace que el
volumen sistólico se pueda conservar en valores muy semejantes a cuando se es joven.
Los vasos sanguíneos perderán elasticidad lo cual puede reducir el flujo de sangre que
llega al músculo, pero esto se compensa con una mayor extracción de sangre por el
músculo. Por lo tanto la única perdida contra la cual no podemos luchar con un
entrenamiento intenso parece ser la reducción en la frecuencia cardiaca.

1.5.2.- Componente periférico; el músculo

El músculo es un elemento muy adaptable (plástico) de nuestro cuerpo. El
entrenamiento de maratón hace que nuestro músculo se adapte a repetidas contracciones
y se haga resistente a la fatiga. Existen distintos tipos de fibras en los músculos de los
humanos clasificadas en función a su velocidad de contracción y a sus características
metabólicas:

1. Fibras tipo I (lentas oxidativas); son de
contracción lenta y muy resistentes a la fatiga,
derivan su energía usando oxígeno en la
mitocondria.

2. Fibras tipo IIa (rápidas glicolíticas oxidativas)
son de contracción rápida, mas fatigables, y
derivan su energía del oxígeno y también del
sistema anaeróbico glicolitíco (glicógeno
muscular).

3. Fibras tipo IIb (rápidas glicolíticas) son de
contracción rápida, muy fatigables, y derivan su
energía de los procesos anaeróbicos que
consumen glucógeno y crean lactato.

Aunque el porcentaje de fibras de cada clase que
tenemos en los músculos de los músculos esta determinado genéticamente, el
entrenamiento de fondo hace que las fibras de tipo IIb se conviertan a IIa. Parece ser
que el salto de convertir fibras IIa a tipo I no se da en el adulto desarrollado.

Si tuviéramos que diseñar un tipo de fibra muscular para que rindiese lo máximo
durante el maratón, un deporte donde la energía proviene del sistema aeróbico
crearíamos una fibra con la siguiente estructura y características metabólicas:

• Fibra pequeña en diámetro para que la distancia entre el capilar que trae el oxígeno
y la mitocondria que lo usa sea mínima.
• Fibra rodeada de una red de capilares muy desarrollada.

• Fibra con alto contenido de mitocondria
• Fibra con una potencia máxima de contracción no muy grande (el movimiento del
maratón no lo requiere).
• Fibra que no acumule mucho lactato. Enzimas glicolíticas poco desarrolladas y
mucho desarrollo de las enzimas oxidativas.

Así las fibras tipo I, que son las que principalmente componen los músculos de los
deportistas de fondo poseen:

• Fatigabilidad baja (son muy resistentes)
• Gran Capacidad para Consumir Oxígeno
• Poca Capacidad para Trabajo sin Oxígeno
• Poca Producción de Lactato
• Poca Potencia.

1.5.2.1. Entrenamiento interválico y tipo de fibra muscular

En los deportes de fondo al deportista le conviene además de tener una mayoría de
fibras tipo I en su músculo, tener algo de fibras del tipo IIa pues las intensidades de las
pruebas de resistencia como el maratón son hoy en día moderadas a altas. Las
adaptaciones musculares que se producen a partir de los 2 años de entrenamiento de
fondo no son debidas son debidas a adaptaciones en las fibras de tipo I pues estas ya
alcanzaron su máximo nivel de desarrollo. Estas adaptaciones son fruto de entrenar mas
intenso y de adaptaciones en las fibras de tipo IIa. Es difícil reclutar las fibras
encargadas de producir contracción intensa si no se entrena intenso (existen medios
como entrenar después de un vaciado de glucógeno). Muchas veces para conseguir la
intensidad que deseamos debemos recurrir al entrenamiento interválico.

El entreno interválico es una manera de dividir el esfuerzo en pequeñas porciones para
poder realizarlo. Existen entrenadores que no aconsejan el sistema de entrenamiento
interválico para preparar el maratón. Muchos entrenadores desaconsejan a deportistas
de fondo los entrenamientos de velocidad en la pista, cuestas, o circuitos de pesas (a no
ser para prevenir lesiones). Aun respetando esta opinión me gustaría hacer una
reflexión.

Es cierto que el entreno interválico con series de muy alta intensidad (> 100% VO 2 max)
tiene poca utilidad en el fondista experto. Aunque con este tipo de entrenamientos de
velocidad se puedan aumentar el VO2 max en fondistas principiantes, el fondista experto
necesita entrenar los componentes musculares para mejorar (no solo el central cardio-
vascular). Necesitan la acidez que produce las series mas largas pero menos intensas
para mejorar el factor músculo. Entrenamientos de esfuerzo continuado a intensidades
65-75% del VO 2 max durante 45-120 min. y entrenamientos de umbral anaeróbico de
80-90% VO 2 max durante 15-30 min. son bajo mi punto de vista los mas útiles para
preparar la maratón.


Según informa el renombrado fisiólogo del ejercicio sueco Bengt Saltin los atletas de
fondo keniatas corren 2 veces al día. Por la mañana corren a través de montañas y
pueblos hasta un volumen de 8 - 15 km. a una intensidad moderada (70-80% del
VO2 max). Por la tarde, corren entre 4 - 8 km. al 90% del VO 2 max. En esta sesión
pueden realizar series de manera que 20% del tiempo de trabajo sea recuperación. Es
decir, que aunque utilizan algo el sistema interválico cuando realizan la sesión más
intensa de la tarde, no abusan de él. A medida que van mejorando y la carga de entreno
es más fácil, incrementan la distancia pero raramente la intensidad del entreno.

En general se podría decir que el entrenamiento interválico produce beneficios
rápidamente pero existe un estancamiento en las marcas si se abusa de el para preparar
la maratón. Esfuerzos continuados de alta intensidad son más aconsejables.

Basándose en las respuestas fisiológicas recogidas durante años de observación en
deportistas de fondo, se puede modelar los aspectos que mas influyen en el rendimiento
del ejercicio prolongado. Existen 3 factores que determinan el rendimiento en maratón.
Estos 3 factores se desarrollan temporalmente según el organismo se prepara para una
maratón. Estos factores son el consumo de oxigeno máximo, el umbral de lactato, y la
eficiencia de carrera.

1.5.3.- Consumo de oxígeno máximo (VO2 max)

Al igual que en el vestuario de un equipo de balonmano se oyen comentarios sobre la
potencia de lanzamiento, los atletas de fondo entre ellos, se auto-valoran en función a su
VO2 max. El VO2 max esta determinado por la capacidad del sistema cardiovascular
para llevar oxígeno al músculo. Por lo tanto la medida de VO 2 max no es solamente
interesante para el rendimiento del deportista sino también para detectar posibles
anomalías en el sistema cardiovascular en la población en general.

En este test simplemente, se incrementa la velocidad e inclinación en el tapiz rodante
haciendo que cada vez sea el esfuerzo más intenso. Se mide el consumo de oxígeno de
los músculos de la carrera. Se determina el VO 2 max cuando a pesar de haber un
incremento en la velocidad o inclinación de carrera nuestro cuerpo no incrementa el
consumo de oxígeno (hemos llegado a nuestro tope).

En carrera es mejor expresar el consumo de oxígeno por kilogramo de peso pues en este
deporte la energía empleada para correr varia con el peso del corredor. Un hombre
sedentario entre 30-40 tiene unos valores entre 40-45 ml O2 /kg peso/min, pero pueden
subir a 55 ml O2 /kg peso/min si entrena fondo durante 6 meses. Un campeón olímpico
de 10 km puede llegar a tener 80 ml O2 /kg peso/min. Sin embargo esto no es nada si
nos comparamos con otros perros, caballos y ratones que pueden tener hasta 160 ml
O2 /kg peso/min.


1.5.4.- Umbral de lactato

Como decíamos el VO 2 max es el limite de la cantidad de trabajo que puede conseguirse
del músculo de manera aeróbica. El umbral de lactato determina que porcentaje de esa
capacidad total (de esos "caballos de potencia") que se puede usar sin que nos
fatiguemos. Lo más importante para hacer una buena marca en el maratón es intentar ir
al ritmo mas alto que podamos
sin que se produzca una fatiga
muscular que nos obligue a
bajar el ritmo. Este ritmo
viene determinado por la
cantidad de lactato que se
acumula en el músculo.

El lactato es el producto de un
catabolismo rápido del
glucógeno muscular (azúcar
muscular) y sucede cuando
intentamos ir muy intenso y
excedemos el ritmo de
producción de energía de la
mitocondria. Esta
acumulación de lactato
interfiere con el mecanismo de
la contracción muscular y hace
que reduzcamos el ritmo de carrera.

En la maratón la intensidad de carrera es aproximadamente la intensidad en la cual
comenzamos a acumular lactato. Por esto los fondistas bien entrenados casi no
acumulan lactato durante la carrera y lo mantienen bajo en 4 milimoles a pesar de estar
corriendo la maratón a un ritmo de 3:10 min/km. Esto es debido a que por un lado han
desarrollado tanto su mitocondria que esta es capaz de trabajar a grandes velocidades y
el lactato no se llega a producir y por otro lado los mecanismos de limpieza y uso del
lactato producido están muy desarrollados.

En un experimento clásico de la fisiología del deporte el norteamericano Farrel y sus
colaboradores (1979) correlacionaron la velocidad en una carrera de 15 km en fondistas
con distintos valores fisiológicos medidos en ellos. Observaron que la variable que más
se correlacionaba con el tiempo en 15 Km. era la velocidad de carrera al umbral de
lactato, seguido del VO2 max, el porcentaje de fibras tipo I, y por ultimo la economía de
carrera.


En deportistas de fondo que han entrenado durante años el VO 2 max no es un factor
discriminante de su rendimiento. Datos del equipo Banesto del fisiólogo Alejandro
Lucia (1998) ilustran esta idea. Los datos presentados en los gráficos siguientes
pertenecen a tres partes de la temporada ciclista muy diferentes en cuanto a la cantidad
y calidad del entrenamiento y en cuanto al rendimiento deportivo. Son datos de la
pretemporada cuando descansan y realizan unos 300 kilómetros por semana, de la pre-
competición con unos 700 km/semana y de la época de competición con unos 800
km/semana muy intensos. Como se puede observar el consumo de oxígeno máximo en
tres momentos distintos de la temporada ciclista es similar y por lo tanto no discrimina

TEMPORADA CICLISTA
900
800
700
km / semana

600
500
400
300
200
100
0
Descanso Pre-Competicion Competicion

el rendimiento deportivo tan distinto que existe en cada una de esas fases de la
temporada ciclista. Es el umbral de lactato el que si que cambia con las fases de la
temporada y el que deberemos de intentar medir si queremos controlar el rendimiento
en fondistas bien entrenados.


1.5.5.- Eficiencia mecánica

"Tener un alto VO2 max te da entrada en el grupo de cabeza, pero no te garantiza que
llegaras el primero. Si no tienes suficiente capacidad para estar en el grupo de cabeza
nunca llegaras a ganar ". El VO2 max es la capacidad de tu motor o las revoluciones
que puede llegar a alcanzar. El Umbral de lactato nos dice cuanto de esa capacidad de
tu coche puedes usar en un viaje largo sin que el motor se "gripe". Multiplicando
ambos entre si nos da la capacidad de resistencia de tu motor (VO 2 max * Umbral de
Lactato = Velocidad de Maratón). Por ejemplo, mi VO 2 max es 62 ml O2 /kg peso/min y
mi umbral de lactato es 74%. Mi velocidad de carrera para el maratón será la que
produce 62 * 0.74 = 46 O2 /kg peso/min. Dependiendo de mi eficiencia muscular y mi
técnica de carrera la velocidad que corresponde a ese consumo de oxígeno puede ser
mayor o menor.

¿Que tiene que ver la eficiencia con mi marca en maratón?. Imaginar que gracias al
entrenamiento hemos puesto a punto nuestro motor para conseguir ir en la "línea roja"

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