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Fisiología del ejercicio

Los ciclistas pueden ser entrenados y evaluados por fisiólogos del ejercicio para optimizar su rendimiento. [ 1 ] La fisiología del ejercicio estudia la fisiología del ejercicio...

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Los ciclistas pueden ser entrenados y evaluados por fisiólogos del ejercicio para optimizar su rendimiento. [ 1 ]

La fisiología del ejercicio estudia la fisiología del ejercicio físico . Es una de las profesiones paramédicas y se centra en el estudio de las respuestas agudas y las adaptaciones crónicas al ejercicio. Los fisiólogos del ejercicio son los profesionales más cualificados en este campo y utilizan la educación, la intervención en el estilo de vida y formas específicas de ejercicio para rehabilitar y tratar lesiones y afecciones agudas y crónicas.

Comprender el efecto del ejercicio implica estudiar los cambios específicos en los sistemas muscular , cardiovascular y neurohormonal que conducen a cambios en la capacidad funcional y la fuerza debido al entrenamiento de resistencia o al entrenamiento de fuerza . [ 2 ] El efecto del entrenamiento en el cuerpo se ha definido como la reacción a las respuestas adaptativas del cuerpo que surgen del ejercicio [ 3 ] o como "una elevación del metabolismo producida por el ejercicio". [ 4 ]

Los fisiólogos del ejercicio estudian el efecto del ejercicio sobre la patología y los mecanismos mediante los cuales el ejercicio puede reducir o revertir la progresión de la enfermedad.

Historia

El fisiólogo británico Archibald Hill introdujo los conceptos de consumo máximo de oxígeno y deuda de oxígeno en 1922. [ 5 ] [ 6 ] Hill y el médico alemán Otto Meyerhof compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1922 por su trabajo independiente relacionado con el metabolismo energético muscular. [ 7 ] Partiendo de este trabajo, los científicos comenzaron a medir el consumo de oxígeno durante el ejercicio. Contribuciones notables fueron realizadas por Henry Taylor en la Universidad de Minnesota , los científicos escandinavos Per-Olof Åstrand y Bengt Saltin en las décadas de 1950 y 1960, el Laboratorio de Fatiga de Harvard, universidades alemanas y el Centro de Investigación Muscular de Copenhague, entre otros. [ 8 ] [ 9 ]

En algunos países, se considera un proveedor de atención primaria de salud. Los fisiólogos del ejercicio acreditados (AEP, por sus siglas en inglés) son profesionales con formación universitaria que prescriben intervenciones basadas en el ejercicio para tratar diversas afecciones, utilizando pautas de dosificación personalizadas para cada individuo.

gasto energético

Los seres humanos tienen una gran capacidad para gastar energía durante muchas horas en esfuerzos sostenidos. Por ejemplo, una persona que recorrió 8204 km (5098 millas ) en bicicleta a una velocidad de 26,4 km/h (16,4 mph ) durante 50 días consecutivos gastó un total de 1145 MJ (273 850 kcal; 273 850 calorías de dieta) con una potencia media de 173,8 W. [ 10 ]    

El músculo esquelético quema 90  mg (0,5 mmol ) de glucosa por minuto durante la actividad continua (como al extender repetidamente la rodilla humana), [ 11 ] generando ≈24 W de energía mecánica, y dado que la conversión de energía muscular es solo del 22-26% de eficiencia, [ 12 ] ≈76 W de energía térmica. El músculo esquelético en reposo tiene una tasa metabólica basal (consumo de energía en reposo) de 0,63 W/kg [ 13 ] lo que supone una diferencia de 160 veces entre el consumo de energía de los músculos inactivos y activos. Para esfuerzos musculares de corta duración, el gasto energético puede ser mucho mayor: un hombre adulto al saltar desde una sentadilla puede generar mecánicamente 314 W/kg. Este movimiento rápido puede generar el doble de esta cantidad en animales no humanos como los bonobos , [ 14 ] y en algunos lagartos pequeños. [ 15 ]

Este gasto energético es muy elevado en comparación con la tasa metabólica basal en reposo del cuerpo humano adulto. Esta tasa varía ligeramente con el tamaño, el sexo y la edad, pero suele estar entre 45 W y 85 W. [ 16 ] [ 17 ] El gasto energético total ( GET ) debido a la energía muscular gastada es mucho mayor y depende del nivel promedio de trabajo físico y ejercicio realizado durante el día. [ 18 ] Por lo tanto, el ejercicio, especialmente si se mantiene durante períodos muy prolongados, domina el metabolismo energético del cuerpo. El gasto energético de la actividad física se correlaciona fuertemente con el sexo, la edad, el peso, la frecuencia cardíaca y el VO2 máx de un individuo durante la actividad física. [ 19 ]

Cambios metabólicos

Laboratorio de ergoespirometría para la medición de cambios metabólicos durante una prueba de ejercicio gradual en una cinta de correr.

Fuentes de energía rápidas

La energía necesaria para realizar ráfagas de actividad intensas y de corta duración se obtiene del metabolismo anaeróbico en el citosol de las células musculares, a diferencia de la respiración aeróbica , que utiliza oxígeno, es sostenible y tiene lugar en las mitocondrias . Las fuentes de energía rápidas son el sistema de fosfocreatina (PCr), la glucólisis rápida y la adenilato quinasa . Todos estos sistemas resintetizan adenosín trifosfato (ATP), la fuente de energía universal en todas las células. La fuente más rápida, pero también la que se agota con mayor facilidad, es el sistema de PCr, que utiliza la enzima creatina quinasa . Esta enzima cataliza una reacción que combina fosfocreatina y adenosín difosfato (ADP) para formar ATP y creatina . Este recurso es de corta duración, ya que se requiere oxígeno para la resíntesis de fosfocreatina mediante la creatina quinasa mitocondrial. Por lo tanto, en condiciones anaeróbicas, este sustrato es limitado y solo dura entre 10 y 30 segundos de trabajo de alta intensidad. La glucólisis rápida, sin embargo, puede funcionar durante aproximadamente 2 minutos antes de la fatiga y utiliza principalmente glucógeno intracelular como sustrato. Durante el ejercicio intenso, el glucógeno se descompone rápidamente en unidades individuales de glucosa mediante la glucógeno fosforilasa . La glucosa se oxida a piruvato y, en condiciones anaeróbicas, se reduce a ácido láctico. Esta reacción oxida el NADH a NAD, liberando así un ion hidrógeno y provocando acidosis. Por esta razón, la glucólisis rápida no puede mantenerse durante periodos prolongados.

glucosa plasmática

Se dice que la glucosa plasmática se mantiene estable cuando existe un equilibrio entre la aparición de glucosa (entrada en la sangre) y su eliminación (eliminación de la sangre). En una persona sana, las tasas de aparición y eliminación son prácticamente iguales durante el ejercicio de intensidad y duración moderadas; sin embargo, el ejercicio prolongado o suficientemente intenso puede provocar un desequilibrio que favorece una mayor tasa de eliminación que de aparición, momento en el que los niveles de glucosa disminuyen, produciendo fatiga. La tasa de aparición de glucosa está determinada por la cantidad de glucosa absorbida en el intestino, así como por la producción hepática de glucosa. Aunque la absorción de glucosa en el intestino no suele ser una fuente de aparición de glucosa durante el ejercicio, el hígado es capaz de catabolizar el glucógeno almacenado ( glucogenólisis ) y de sintetizar nueva glucosa a partir de moléculas de carbono reducidas específicas (glicerol, piruvato y lactato) en un proceso denominado gluconeogénesis . La capacidad del hígado para liberar glucosa en la sangre a partir de la glucogenólisis es única, ya que el músculo esquelético, el otro gran reservorio de glucógeno, es incapaz de hacerlo. A diferencia del músculo esquelético, las células hepáticas contienen la enzima glucógeno fosfatasa , que elimina un grupo fosfato de la glucosa-6-fosfato para liberar glucosa libre. Para que la glucosa salga de la membrana celular, la eliminación de este grupo fosfato es esencial. Si bien la gluconeogénesis es un componente importante de la producción hepática de glucosa, por sí sola no puede mantener el ejercicio. Por esta razón, cuando las reservas de glucógeno se agotan durante el ejercicio, los niveles de glucosa disminuyen y aparece la fatiga. La eliminación de glucosa, la otra parte de la ecuación, está controlada por la captación de glucosa por los músculos esqueléticos activos. Durante el ejercicio, a pesar de la disminución de las concentraciones de insulina , el músculo aumenta la translocación de GLUT4 y la captación de glucosa. El mecanismo de este aumento de la translocación de GLUT4 es objeto de investigación continua.

Control de la glucosa : Como se mencionó anteriormente, la secreción de insulina disminuye durante el ejercicio y no desempeña un papel importante en el mantenimiento de la concentración normal de glucosa en sangre durante el ejercicio, pero sus hormonas contrarreguladoras aparecen en concentraciones crecientes. Entre ellas destacan el glucagón , la epinefrina y la hormona del crecimiento . Todas estas hormonas estimulan la producción de glucosa hepática, entre otras funciones. Por ejemplo, tanto la epinefrina como la hormona del crecimiento también estimulan la lipasa de los adipocitos, lo que aumenta la liberación de ácidos grasos no esterificados (AGNE). Al oxidar los ácidos grasos, se ahorra glucosa y se ayuda a mantener el nivel de azúcar en sangre durante el ejercicio.

Ejercicio para la diabetes : El ejercicio es una herramienta particularmente eficaz para el control de la glucosa en personas con diabetes mellitus . En situaciones de glucosa en sangre elevada ( hiperglucemia ), el ejercicio moderado puede inducir una mayor eliminación de glucosa que su aparición, disminuyendo así las concentraciones totales de glucosa en plasma. Como se mencionó anteriormente, el mecanismo de esta eliminación de glucosa es independiente de la insulina, lo que lo hace especialmente adecuado para personas con diabetes. Además, parece haber un aumento en la sensibilidad a la insulina durante aproximadamente 12 a 24 horas después del ejercicio. Esto es particularmente útil para quienes tienen diabetes tipo II y producen suficiente insulina, pero presentan resistencia periférica a la señalización de la insulina. Sin embargo, durante episodios hiperglucémicos extremos, las personas con diabetes deben evitar el ejercicio debido a las posibles complicaciones asociadas con la cetoacidosis . El ejercicio podría exacerbar la cetoacidosis al aumentar la síntesis de cetonas en respuesta al aumento de los ácidos grasos no esterificados (AGNE) circulantes.

La diabetes tipo II también está estrechamente relacionada con la obesidad, y podría existir una conexión entre la diabetes tipo II y la forma en que se almacena la grasa en las células pancreáticas, musculares y hepáticas. Probablemente debido a esta conexión, la pérdida de peso mediante ejercicio y dieta tiende a aumentar la sensibilidad a la insulina en la mayoría de las personas. [ 20 ] En algunas personas, este efecto puede ser particularmente potente y resultar en un control normal de la glucosa. Si bien nadie está técnicamente curado de la diabetes, las personas pueden llevar una vida normal sin temor a las complicaciones diabéticas; sin embargo, recuperar el peso perdido sin duda provocaría signos y síntomas de la diabetes.

Oxígeno

La actividad física intensa (como el ejercicio o el trabajo duro) aumenta la demanda de oxígeno del cuerpo. La primera respuesta fisiológica a esta demanda es un aumento de la frecuencia cardíaca , la frecuencia respiratoria y la profundidad de la respiración .

El consumo de oxígeno (VO₂ ) durante el ejercicio se describe mejor mediante la ecuación de Fick : VO₂ = Q x ( diferencia a-vO₂ ) , que establece que la cantidad de oxígeno consumido es igual al gasto cardíaco (Q) multiplicado por la diferencia entre las concentraciones de oxígeno arterial y venoso. En términos más sencillos, el consumo de oxígeno está determinado por la cantidad de sangre que bombea el corazón, así como por la capacidad del músculo en actividad para captar el oxígeno de esa sangre; sin embargo, esta es una simplificación excesiva. Si bien se cree que el gasto cardíaco es el factor limitante de esta relación en individuos sanos, no es el único determinante del VO₂ máximo. Es decir, también deben considerarse factores como la capacidad del pulmón para oxigenar la sangre. Diversas patologías y anomalías provocan condiciones como la limitación de la difusión, el desequilibrio ventilación/perfusión y los cortocircuitos pulmonares que pueden limitar la oxigenación de la sangre y, por lo tanto, la distribución de oxígeno. Además, la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre también es un determinante importante de la ecuación. La capacidad de transporte de oxígeno suele ser el objetivo de las ayudas ergogénicas utilizadas en deportes de resistencia para aumentar el porcentaje de glóbulos rojos ( hematocrito ), como por ejemplo mediante el dopaje sanguíneo o el uso de eritropoyetina (EPO). Además, la captación periférica de oxígeno depende de una redistribución del flujo sanguíneo desde las vísceras relativamente inactivas hacia los músculos esqueléticos activos, y dentro del músculo esquelético, la relación entre capilares y fibras musculares influye en la extracción de oxígeno.

Deshidración

La deshidratación se refiere tanto a la hipohidratación (deshidratación inducida antes del ejercicio) como a la deshidratación inducida por el ejercicio (deshidratación que se desarrolla durante el ejercicio). Esta última reduce el rendimiento de resistencia aeróbica y produce un aumento de la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca, el esfuerzo percibido y posiblemente una mayor dependencia de los carbohidratos como fuente de combustible. Aunque los efectos negativos de la deshidratación inducida por el ejercicio sobre el rendimiento deportivo se demostraron claramente en la década de 1940, los atletas continuaron creyendo durante años que la ingesta de líquidos no era beneficiosa. Más recientemente, se han demostrado efectos negativos sobre el rendimiento con una deshidratación moderada (<2%), y estos efectos se exacerban cuando el ejercicio se realiza en un ambiente caluroso. Los efectos de la hipohidratación pueden variar, dependiendo de si se induce mediante diuréticos o exposición a la sauna, que reducen sustancialmente el volumen plasmático, o ejercicio previo, que tiene un impacto mucho menor en el volumen plasmático. La hipohidratación reduce la resistencia aeróbica, pero sus efectos sobre la fuerza y ​​la resistencia muscular no son consistentes y requieren más estudio. [ 21 ] El ejercicio intenso y prolongado produce calor residual metabólico, que se elimina mediante la termorregulación basada en el sudor . Un corredor de maratón masculino pierde cada hora alrededor de 0,83 L en clima frío y 1,2 L en clima cálido (las pérdidas en mujeres son aproximadamente entre un 68 y un 73 % menores). [ 22 ] Las personas que realizan ejercicio intenso pueden perder dos veces y media más líquido en el sudor que en la orina. [ 23 ] Esto puede tener profundos efectos fisiológicos. Andar en bicicleta durante 2 horas en calor (35 °C) con una ingesta mínima de líquidos provoca una disminución de la masa corporal del 3 al 5 %, del volumen sanguíneo del 3 al 6 %, un aumento constante de la temperatura corporal y, en comparación con una ingesta adecuada de líquidos, frecuencias cardíacas más altas, volúmenes sistólicos y gastos cardíacos más bajos, flujo sanguíneo cutáneo reducido y mayor resistencia vascular sistémica. Estos efectos se eliminan en gran medida al reponer del 50 al 80 % del líquido perdido en el sudor. [ 22 ] [ 24 ] 

Otro

Cerebro

En reposo, el cerebro humano recibe el 15% del gasto cardíaco total y utiliza el 20% del consumo energético del cuerpo. [ 31 ] El cerebro normalmente depende del metabolismo aeróbico para su alto gasto energético . Como resultado, el cerebro es altamente sensible a la falta de suministro de oxígeno, produciéndose la pérdida de conciencia en seis o siete segundos, [ 32 ] y con un EEG plano en 23 segundos. [ 33 ] Por lo tanto, la función cerebral se vería afectada si el ejercicio afectara su suministro de oxígeno y glucosa.

Proteger el cerebro incluso de las alteraciones más leves es importante, ya que el ejercicio depende del control motor . Dado que los humanos somos bípedos, el control motor es necesario para mantener el equilibrio. Por esta razón, el consumo de energía cerebral aumenta durante el ejercicio físico intenso debido a las exigencias cognitivas motoras necesarias para controlar el cuerpo. [ 34 ]

Los fisiólogos del ejercicio tratan una variedad de afecciones neurológicas, entre las que se incluyen (pero no se limitan a): Parkinson, Alzheimer, traumatismo craneoencefálico, lesión de la médula espinal, parálisis cerebral y trastornos de salud mental.

Oxígeno cerebral

La autorregulación cerebral generalmente asegura que el cerebro tenga prioridad sobre el gasto cardíaco, aunque esto se ve ligeramente afectado por el ejercicio extenuante. [ 35 ] Durante el ejercicio submáximo, el gasto cardíaco aumenta y el flujo sanguíneo cerebral aumenta más allá de las necesidades de oxígeno del cerebro. [ 36 ] Sin embargo, este no es el caso para el esfuerzo máximo continuo: "El ejercicio máximo, a pesar del aumento en la oxigenación capilar [en el cerebro], se asocia con un contenido reducido de O 2 mitocondrial durante el ejercicio de todo el cuerpo" [ 37 ] La autorregulación del suministro de sangre al cerebro se ve afectada particularmente en ambientes cálidos [ 38 ]

Glucosa

En los adultos, el ejercicio reduce la glucosa plasmática disponible para el cerebro: el ejercicio intenso y breve (35 min de ciclismo en ergómetro) puede reducir la captación de glucosa cerebral en un 32 %. [ 39 ]

En reposo, la energía para el cerebro adulto normalmente es proporcionada por la glucosa, pero el cerebro tiene una capacidad compensatoria para reemplazar parte de esta con lactato . Las investigaciones sugieren que este porcentaje puede aumentar, cuando una persona descansa en un escáner cerebral , hasta aproximadamente un 17%, [ 40 ] con un porcentaje mayor del 25% durante la hipoglucemia . [ 41 ] Durante el ejercicio intenso, se ha estimado que el lactato proporciona un tercio de las necesidades energéticas del cerebro. [ 39 ] [ 42 ] Sin embargo, hay evidencia de que el cerebro podría, a pesar de estas fuentes alternativas de energía, sufrir una crisis energética ya que la IL-6 (un signo de estrés metabólico) se libera del cerebro durante el ejercicio. [ 26 ] [ 34 ]

Hipertermia

Los humanos utilizan la termorregulación del sudor para eliminar el calor corporal, particularmente para eliminar el calor producido durante el ejercicio. Se ha informado que la deshidratación moderada como consecuencia del ejercicio y el calor afecta la cognición. [ 43 ] [ 44 ] Estas alteraciones pueden comenzar después de una pérdida de masa corporal superior al 1%. [ 45 ] Es probable que el deterioro cognitivo, particularmente debido al calor y al ejercicio, se deba a la pérdida de integridad de la barrera hematoencefálica. [ 46 ] La hipertermia también puede disminuir el flujo sanguíneo cerebral, [ 47 ] [ 48 ] y aumentar la temperatura cerebral. [ 34 ]

Fatiga

Actividad intensa

Los investigadores atribuyeron en el pasado la fatiga a la acumulación de ácido láctico en los músculos. [ 49 ] Sin embargo, esta creencia ya no se comparte. [ 50 ] [ 51 ] Más bien, el lactato podría prevenir la fatiga muscular al mantener los músculos respondiendo plenamente a las señales nerviosas. [ 52 ] El oxígeno disponible, el suministro de energía y las alteraciones de la homeostasis iónica muscular son los principales factores que determinan el rendimiento físico, al menos durante ejercicios breves y muy intensos.

Cada contracción muscular implica un potencial de acción que activa sensores de voltaje y, por lo tanto, libera iones Ca²⁺ del retículo sarcoplásmico de la fibra muscular . Los potenciales de acción que causan esto también requieren cambios iónicos: entradas de Na durante la fase de despolarización y salidas de K para la fase de repolarización . Los iones Cl⁻ también se difunden en el sarcoplasma para ayudar a la fase de repolarización. Durante la contracción muscular intensa, las bombas de iones que mantienen la homeostasis de estos iones se inactivan y esto (junto con otras alteraciones relacionadas con los iones) causa trastornos iónicos. Esto causa despolarización de la membrana celular, inexcitabilidad y, por lo tanto, debilidad muscular. [ 53 ] La fuga de Ca²⁺ de los canales del receptor de rianodina tipo 1 también se ha identificado con la fatiga. [ 54 ]

Dorando Pietri a punto de desplomarse en la meta del maratón de los Juegos Olímpicos de Londres de 1908.

Fallo de resistencia

Tras un ejercicio intenso y prolongado, puede producirse un colapso de la homeostasis corporal . Algunos ejemplos conocidos son:

Gobernador central

Tim Noakes , basándose en una idea anterior del ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1922 , Archibald Hill [ 56 ], propuso la existencia de un regulador central . En este, el cerebro ajusta continuamente la potencia generada por los músculos durante el ejercicio en función de un nivel de esfuerzo seguro. Estos cálculos neuronales consideran la duración previa del ejercicio intenso, la duración prevista del esfuerzo posterior y el estado metabólico actual del cuerpo. Esto ajusta el número de unidades motoras del músculo esquelético activadas y se experimenta subjetivamente como fatiga y agotamiento. La idea de un regulador central rechaza la idea anterior de que la fatiga solo se debe a un fallo mecánico de los músculos que se ejercitan (" fatiga periférica "). En cambio, el cerebro modela [ 57 ] los límites metabólicos del cuerpo para asegurar que se proteja la homeostasis de todo el organismo, en particular que el corazón esté protegido de la hipoxia y que siempre se mantenga una reserva de emergencia. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] La idea del gobernador central ha sido cuestionada ya que pueden ocurrir y de hecho ocurren "catástrofes fisiológicas", lo que sugiere que si existiera, los atletas (como Dorando Pietri , Jim Peters y Gabriela Andersen-Schiess ) podrían anularlo. [ 62 ]

Otros factores

También se ha sugerido que la fatiga durante el ejercicio se ve afectada por:

biomarcadores cardíacos

El ejercicio prolongado, como los maratones, puede aumentar los biomarcadores cardíacos como la troponina , el péptido natriurético tipo B (BNP) y la albúmina modificada por isquemia (también conocida como albúmina IM) . Esto puede ser malinterpretado por el personal médico como signos de infarto de miocardio o disfunción cardíaca . En estas condiciones clínicas, dichos biomarcadores cardíacos se producen por una lesión irreversible de los músculos. En cambio, los procesos que los generan tras un esfuerzo extenuante en deportes de resistencia son reversibles, y sus niveles vuelven a la normalidad en 24 horas (sin embargo, aún se necesita más investigación). [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]

Adaptaciones humanas

Los humanos están específicamente adaptados para realizar actividad muscular extenuante prolongada (como correr bípedamente largas distancias de manera eficiente ). [ 73 ] Esta capacidad para correr con resistencia puede haber evolucionado para permitir la caza de animales mediante una persecución lenta pero constante durante muchas horas. [ 74 ]

Fundamental para el éxito de esto es la capacidad del cuerpo humano para eliminar eficazmente el calor muscular residual. En la mayoría de los animales, este calor se almacena permitiendo un aumento temporal de la temperatura corporal. Esto les permite escapar de animales que los persiguen rápidamente durante un breve período (la forma en que casi todos los depredadores capturan a sus presas). Los humanos, a diferencia de otros animales que cazan, eliminan el calor mediante una termorregulación especializada basada en la evaporación del sudor . Un gramo de sudor puede eliminar 2598 J de energía térmica. [ 75 ] Otro mecanismo es el aumento del flujo sanguíneo cutáneo durante el ejercicio, que permite una mayor pérdida de calor por convección, facilitada por nuestra postura erguida. Este enfriamiento cutáneo ha dado como resultado que los humanos adquieran un mayor número de glándulas sudoríparas , combinado con la ausencia de vello corporal que, de otro modo, detendría la circulación del aire y la evaporación eficiente. [ 76 ] Debido a que los humanos pueden eliminar el calor del ejercicio, pueden evitar la fatiga por agotamiento por calor que afecta a los animales perseguidos de forma persistente, y así finalmente atraparlos. [ 77 ]

Experimentos de cría selectiva con roedores

Se han criado roedores específicamente para el comportamiento o rendimiento en el ejercicio en varios estudios diferentes. [ 78 ] Por ejemplo, se han criado ratas de laboratorio para un alto o bajo rendimiento en una cinta rodante motorizada con estimulación eléctrica como motivación . [ 79 ] La línea de ratas de alto rendimiento también exhibe un mayor comportamiento de carrera voluntaria en la rueda en comparación con la línea de baja capacidad. [ 80 ] En un enfoque de evolución experimental , se han criado cuatro líneas replicadas de ratones de laboratorio para altos niveles de ejercicio voluntario en ruedas, mientras que cuatro líneas de control adicionales se mantienen mediante la cría sin tener en cuenta la cantidad de carrera en la rueda. [ 81 ] Estas líneas seleccionadas de ratones también muestran una mayor capacidad de resistencia en pruebas de capacidad de resistencia forzada en una cinta rodante motorizada. [ 82 ] Sin embargo, en ninguno de los experimentos de selección se han determinado las causas precisas de la fatiga durante el ejercicio forzado o voluntario.

Dolor muscular inducido por el ejercicio

El ejercicio físico puede causar dolor tanto como un efecto inmediato que puede resultar de la estimulación de las terminaciones nerviosas libres por un pH bajo, como un dolor muscular de aparición tardía . El dolor tardío es fundamentalmente el resultado de rupturas dentro del músculo, aunque aparentemente no implica la ruptura de fibras musculares completas . [ 83 ]

El dolor muscular puede variar desde una leve molestia hasta una lesión incapacitante, dependiendo de la intensidad del ejercicio, el nivel de entrenamiento y otros factores. [ 84 ]

Existe cierta evidencia preliminar que sugiere que el entrenamiento continuo de intensidad moderada tiene la capacidad de aumentar el umbral del dolor de una persona. [ 85 ]

Formación en fisiología del ejercicio

En la mayoría de los países desarrollados existen programas de acreditación con organismos profesionales que garantizan la calidad y la coherencia de la formación. En Canadá, se puede obtener la certificación profesional de Fisiólogo del Ejercicio Certificado para quienes trabajan con clientes (tanto clínicos como no clínicos) en el sector de la salud y el fitness. En Australia, se puede obtener la certificación profesional de Fisiólogo del Ejercicio Acreditado (AEP) a través del organismo profesional Exercise and Sports Science Australia (ESSA). En Australia, es común que un AEP también posea la cualificación de Científico del Ejercicio Acreditado (AES). El principal organismo rector es el American College of Sports Medicine .

El área de estudio de un fisiólogo del ejercicio puede incluir, entre otras, bioquímica , bioenergética , función cardiopulmonar , hematología , biomecánica , fisiología del músculo esquelético , función neuroendocrina y función del sistema nervioso central y periférico . Además, los fisiólogos del ejercicio abarcan desde científicos básicos hasta investigadores clínicos, médicos y entrenadores deportivos.

Las universidades ofrecen fisiología del ejercicio como programa de estudio en diversos niveles, incluyendo licenciaturas, maestrías, certificados y programas de doctorado. El objetivo principal de la fisiología del ejercicio es preparar a los estudiantes para una carrera en el campo de las ciencias de la salud. Este programa se centra en el estudio científico de los procesos fisiológicos involucrados en la actividad física o motora, incluyendo las interacciones sensoriomotoras, los mecanismos de respuesta y los efectos de lesiones, enfermedades y discapacidades. Incluye instrucción en anatomía muscular y esquelética; bases moleculares y celulares de la contracción muscular; utilización de combustible; neurofisiología de la mecánica motora; respuestas fisiológicas sistémicas (respiración, flujo sanguíneo, secreciones endocrinas, entre otras); fatiga y agotamiento; entrenamiento muscular y corporal; fisiología de ejercicios y actividades específicas; fisiología de lesiones; y los efectos de discapacidades y enfermedades. Las carreras disponibles con un título en fisiología del ejercicio pueden incluir: trabajo no clínico con pacientes; especialistas en fuerza y ​​acondicionamiento; tratamiento cardiopulmonar; e investigación clínica. [ 86 ]

Para evaluar las diversas áreas de estudio, se enseña a los estudiantes los procesos que deben seguir a nivel de cliente. Las clases prácticas y teóricas se imparten tanto en el aula como en un laboratorio. Estas incluyen:

  • Evaluación de salud y riesgos : Para trabajar de forma segura con un cliente, primero debe conocer los beneficios y riesgos asociados con la actividad física. Esto incluye saber qué lesiones específicas puede sufrir el cuerpo durante el ejercicio, cómo evaluar adecuadamente a un cliente antes de que comience su entrenamiento y qué factores pueden afectar su rendimiento.
  • Pruebas de ejercicio : Coordinación de pruebas de ejercicio para medir la composición corporal, la aptitud cardiorrespiratoria, la fuerza y ​​resistencia muscular, y la flexibilidad. También se utilizan pruebas funcionales para comprender mejor una parte específica del cuerpo. Una vez recopilada la información sobre un paciente, los fisiólogos del ejercicio deben interpretar los datos de las pruebas y determinar qué resultados relacionados con la salud se han detectado.
  • Prescripción de ejercicio : Elaboración de programas de entrenamiento que mejor se adapten a los objetivos de salud y estado físico de cada persona. Es necesario tener en cuenta los diferentes tipos de ejercicios, los motivos y objetivos del entrenamiento del cliente, así como las evaluaciones previas. También se requiere saber cómo prescribir ejercicios para necesidades y poblaciones especiales. Estas pueden incluir diferencias de edad, embarazo, enfermedades articulares, obesidad, enfermedades pulmonares, etc. [ 87 ]

Plan de estudios

El plan de estudios de fisiología del ejercicio incluye biología , química y ciencias aplicadas . El objetivo de las clases seleccionadas para esta especialización es lograr una comprensión profunda de la anatomía humana, la fisiología humana y la fisiología del ejercicio. Incluye instrucción en anatomía muscular y esquelética; bases moleculares y celulares de la contracción muscular; utilización de combustible; neurofisiología de la mecánica motora; respuestas fisiológicas sistémicas (respiración, flujo sanguíneo, secreciones endocrinas, entre otras); fatiga y agotamiento; entrenamiento muscular y corporal; fisiología de ejercicios y actividades específicas; fisiología de lesiones; y los efectos de discapacidades y enfermedades. Para obtener un título en Fisiología del Ejercicio, no solo se requiere un horario completo de clases, sino también una cantidad mínima de experiencia práctica y se recomiendan pasantías. [ 88 ]

Véase también

Referencias

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  2. ↑ Awtry, Eric H.; Balady, Gary J. (2007). «Ejercicio y actividad física» . En Topol, Eric J. (ed.). Libro de texto de medicina cardiovascular (3.ª ed.). Lippincott Williams & Wilkins. pág. 83. ISBN   978-0-7817-7012-5.
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  11. ↑ Richter, EA; Kiens, B; Saltin, B; Christensen, NJ; Savard, G (1988). "Captación de glucosa por el músculo esquelético durante el ejercicio dinámico en humanos: Papel de la masa muscular". The American Journal of Physiology . 254 (5 Pt 1): E555–61. doi : 10.1152/ajpendo.1988.254.5.E555 . PMID 3284382 . 
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