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METABOLISMO ANAERÓBICO: Lo que debemos saber

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METABOLISMO ANAERÓBICO

Es importante destacar que el organismo tiene un sistema de control muy sensible para aumentar rápidamente el metabolismo en los momentos de demanda energética (demanda de ATP). El tejido muscular puede variar su nivel de producción metabólica a niveles mucho más altos que otros tejidos, dependiendo de las demandas energéticas.

Un buen ejemplo de estos ajustes del metabolismo energético celular es que el ATP muscular mantiene una concentración relativamente estable a pesar de aumentos muy grandes (de hasta 1000 veces superiores) de demanda de energía metabólica (ATP), que puede ocurrir en los ejercicios muy  intensos de corta duración. El ATP disminuye sólo de 1 a 2 mmol/kg de peso húmedo en esas condiciones. La concentración de ATP muscular no es un almacén de energía. Pero junto al ADP (Adenosín difosfato), AMP (monofosfato) y Pi (fósforo inorgánico) se requiere para el funcionamiento de la célula.

Los tres principales sistemas energéticos responsables de la resíntesis de ATP son:

  1. El sistema de los fosfágenos.
  2. El sistema Glucolítico.
  3. La oxidación mitocondrial.

Los dos primeros se podrían enunciar también como “metabolismo anaeróbico” y el último como metabolismo aeróbico.

El metabolismo anaeróbico (no mitocondrial o extra mitocondrial) es capaz de responder inmediatamente a las demandas de energía del ejercicio físico y puede aportar energía para ejercicios de intensidad muy alta (fuerza y/o potencia). Pero este sistema tiene una capacidad limitada, por lo que si el ejercicio continúa, o bien tiene que parar por fatiga o reducir su intensidad (la potencia desarrollada) hasta un nivel en el que la energía se pueda obtener mediante el metabolismo aeróbico.

El metabolismo aeróbico responde, sorprendentemente rápido, a las demandas de energía, pero no suele ser capaz de suplir las demandas de energía al inicio del ejercicio, independientemente de la intensidad de este. Sin embargo, parece ahora evidente que el sistema aeróbico tiene un papel importante en el rendimiento durante los ejercicios de alta intensidad. Siendo, por ejemplo, de igual importancia que el sistema anaeróbico en los ejercicios maximales de 75 segundos de duración.

 Los fosfágenos de alta energía

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Niveles máximos de regeneración de ATP por los diferentes sistemas energéticos del músculo esquelético. Adaptado de Sahlin y col.

Muchas actividades físicas dependen fundamentalmente del sistema de los fosfágenos; deportes de equipo, halterofilia, atletismo (velocidad, lanzamientos, saltos), deportes de raqueta. Es decir, todos aquellos que requieren una contracción muscular muy intensa o un limitado número de contracciones musculares intensas repetidas. Teóricamente se ha dicho que durante los 10 – 15 primeros segundos del ejercicio, la fosfocreatina (CrP) es la única responsable de la regeneración de ATP. Apoyando esta teoría estaría el hecho de que la CrP se almacena en el citosol (parte líquida del citoplasma de la célula, delimitado por la membrana celular y la membrana nuclear), es decir, muy cercana a los lugares de uso de esa energía.

La hidrólisis de la fosfocreatina no depende de la disponibilidad de oxígeno ni necesita reacciones químicas complejas para liberar energía con objeto de resintetizar ATP. Sin embargo, como se verá más adelante, cada vez hay más evidencia de que la glucolisis se activa muy rápido durante el ejercicio intenso y regenera ATP antes de lo que se pensaba hasta ahora.

Durante el ejercicio muy intenso la energía se puede obtener del sistema de los fosfágenos hasta que los depósitos de CrP están vacíos o casi vacíos. Esto suele ocurrir aproximadamente a los 10 segundos del inicio de un ejercicio máximo, debido a la disminución exponencial de CrP. Por lo que este sistema es dependiente de las concentraciones de fosfocreatina.

La capacidad de recuperar los depósitos de CrP que tenga el deportista tendrá mucha importancia en el rendimiento de determinados deportes. Algunas investigaciones muestran que la recuperación completa de los depósitos de CrP después de un esfuerzo máximo puede tardar desde 5 a 15 minutos, dependiendo del vaciamiento de CrP, de la severidad de la acidosis metabólica producida (cuanta más acidosis, más lenta la recuperación de CrP), y el tipo de fibra reclutado.

Existen evidencias de que la recuperación de CrP tiene un patrón bifásico, con una fase inicial rápida, seguida de una fase lenta.

Los modelos matemáticos indican que la resíntesis de CrP no llega al 95% de la cantidad inicial hasta 13.6 minutos después de acabado un ejercicio máximo.

La glucolisis

Cuando el ejercicio es de una intensidad algo menor y continúa durante más tiempo, la energía para regenerar el ATP proviene de la glucosa sanguínea y del glucógeno muscular. Esta activación tan inmediata de la oxidación de los carbohidratos justo después del inicio del ejercicio se debe a la producción de AMP, y al aumento intramuscular de Ca y Pi y también debido a que de una manera espontánea (como consecuencia de la propia contracción  muscular) aumenta la entrada de glucosa en el músculo activo.

Clásicamente se consideraba que la CrP era la única fuente energética en el inicio de la contracción muscular intensa, y que la glucogenolisis ocurría cuando se iniciaba el vaciamiento de CrP. Sin embargo diferentes estudios muestran que la resíntesis de ATP mediante la glucolisis, durante ejercicios intensos, comienza casi inmediatamente del inicio del ejercicio. Aunque, a diferencia de la hidrólisis de CrP, que alcanza su máxima velocidad casi instantáneamente, la producción de ATP por la glucolisis, no alcanza velocidades altas hasta pasados 10 – 15 segundos.

interaccion_sistemas_energeticos

Se ha estimado que en un esfuerzo máximo de 30 segundos de duración, el sistema de los Fosfágenos aporta el 23% de la energía, el 49% lo aporta la glucolisis y el 28% la respiración mitocondrial. Mientras que en un sprint de 10 segundos se estima que el 53% proviene de los Fosfágenos, el 44% de la glucolisis y el 3% de la respiración mitocondrial.

La capacidad máxima de regeneración de ATP por la glucolisis durante trabajos que requieren una cantidad de energía mayor de la obtenida con el consumo máximo de oxígeno (VO2max), manteniendo esa intensidad de trabajo el mayor tiempo posible. Este tiempo, en personas entrenadas, oscila entre 2 y 3 minutos.

Importancia de la producción de lactato

Para evitar que la acumulación de algunos productos de la glucolisis (como el Piruvato) inhiba sus reacciones y se reduzcan los niveles de regeneración glucolítica de ATP, tiene que “limpiarse” del citosol muscular el exceso de Piruvato. Aunque parte del Piruvato se transporta hacia fuera de la fibra muscular, la mayor parte se transforma en Lactato mediante la acción de la enzima Lactato Deshidrogenasa (LDH).

La producción de Lactato en el músculo durante el ejercicio intenso es beneficiosa para eliminar Piruvato y mantener los niveles altos de glucolisis y además para regenerar moléculas de NAD+, que servirán para el funcionamiento de la propia glucolisis.

La producción muscular de Lactato es fundamental para el funcionamiento rápido de la glucolisis, ya que ayuda a limpiar Piruvato, y a regenerar NAD+. Algunos autores piensan que no se podría mantener un ejercicio de alta intensidad más tiempo de 10 – 15 segundos, si no se produjera lactato.

Es importante recordar que si el ejercicio es intenso (y se necesita resintetizar mucho ATP) se producirá Lactato, independientemente de la oxigenación suficiente del músculo, o incluso de una hiper-oxigenación.

Esta vía se activa muy rápido cuando se realiza ejercicio intenso, así por ejemplo en ejercicios intensos de unos 30 segundos se calcula que aporta aproximadamente un 60% de la energía. Esta vía está asociada a la producción de Lactato en los músculos activos y su liberación y acumulo en la sangre. Este Lactato irá:

  1. A los capilares que rodean la fibra muscular y transportado en la sangre al hígado donde puede ser convertido en glucógeno (gluconeogénesis), o utilizado como fuente energética por otros órganos (Ej: el corazón).
  2. A las fibras musculares cercanas en las que puede ser usado como sustrato energético.

Sustrato energético de la glucolisis

Los hidratos de carbono, en general, y la glucosa en particular son el sustrato principal metabolizado en la glucolisis. Se almacenan en el organismo principalmente en forma de Glucógeno, que es un polímero de la Glucosa. La cantidad total de glucosa que se puede almacenar en el organismo, en forma de Glucógeno, es relativamente pequeña, situándose sobre todo en el músculo, en el hígado y algo en el líquido extracelular. Las cantidades en cada uno de estos tres compartimentos pueden oscilar entre 300 y 600 gramos en el músculo de un adulto no obeso de 70 Kg. de peso, de 0 a 90 gramos en el hígado y de 8 a 11 gramos en el líquido extracelular, dependiendo estas variaciones, sobre todo de la composición de la dieta (alto o bajo porcentaje de Hidratos de Carbono).

Hay que recordar que el Glucógeno se utiliza tanto en el metabolismo aeróbico como en el anaeróbico. Ya que el metabolismo aeróbico debería dividirse en dos:

  1. Glucolisis aeróbica, en la que se oxidan CH para ejercicios de resistencia de alta intensidad. Una buena medida de este sistema sería teóricamente el VO2 y parámetros cardiorespiratorios (cambios en el cociente respiratorio) combinados con valores de baja producción de lactato podrían indicarnos la utilización de este metabolismo energético.
  2. Lipolisis aeróbica, en la que se oxidan lípidos para obtener energía en ejercicios de media y baja intensidad y de larga y muy larga duración. La medición de la potencia lipolítica es difícil, sin embargo podría utilizarse el cociente respiratorio en tests submáximos.

Metabolismo del Ácido Láctico

La degradación de la molécula de Glucosa con producción de ATP, se puede llevar a cabo con o sin la presencia de oxígeno, con la consiguiente producción de Lactato.

Esta parte del metabolismo de los Carbohidratos es de gran importancia, pues permite al músculo obtener energía de una manera muy rápida y sin depender de los mecanismos de transporte de oxígeno, sin embargo, la cantidad total de energía que produce es menor que cuando hay una oxidación completa y el acúmulo de Lactato en el músculo será posible mecanismo inductor de fatiga.

APLICACIONES AL ENTRENAMIENTO DEPORTIVO

Los sistemas energéticos responden en función de la cantidad de ATP que hay que resintetizar por unidad de tiempo, es decir, de la intensidad del ejercicio. Con los conocimientos actuales se podría afirmar que todas las actividades físicas obtienen (en mayor o menor medida) energía de los tres sistemas energéticos mencionados anteriormente. Dichos sistemas pueden actuar secuencialmente o superponerse, en respuesta a las demandas energéticas. El metabolismo anaeróbico (también llamado no mitocondrial), es capaz de responder inmediatamente a la demanda energética y aportar energía a trabajos de potencia alta. Pero, desafortunadamente, tiene una capacidad limitada, por la limitación de su sustrato energético. Lo que lleva a una limitación de la capacidad de producir la energía demandada, con lo que disminuye la producción de potencia y se tiene que limitar a la que pueda producir el  metabolismo aeróbico. El metabolismo aeróbico responde más rápido de lo que se pensaba hace años, a las demandas energéticas, siendo evidente su papel en el trabajo de alta intensidad. Así en esfuerzos de alta intensidad de 75 segundos, se obtendrá la misma energía del sistema aeróbico que del anaeróbico.

El metabolismo anaeróbico se manifiesta como principal vía metabólica en gran número de actividades físicas y deportes, desde las acciones más “explosivas” como saltos, lanzamientos, pasando por sprints y carreras de menos de 75 segundos, que es punto aproximado en el que el metabolismo aeróbico iguala al anaeróbico y comienza a ser la fuente principal de resíntesis de energía (ATP). Además es crucial para el rendimiento en deportes de equipo y deportes de raqueta, en los que las acciones de gran intensidad se alternan con períodos de moderada y baja intensidad.

TRABAJO EN REGÍMENES DE MÁXIMA POTENCIA METABÓLICA

  • Estos esfuerzos implican la mayor cantidad de energía por unidad de tiempo, fruto principalmente de la vía energética de los Fosfágenos. Se pueden mantener hasta unos 10 segundos, momento en el que las reservas de fosfocreatina están casi agotadas.
  • Se reclutarán todas las fibras musculares, principalmente las fibras rápidas (tipo II), que son las que más tardan en recuperar los depósitos de fosfocreatina.
  • A mayor duración del esfuerzo mayor vaciamiento y como consecuencia llevará más tiempo recuperar la fosfocreatina.
  • Para repetir trabajos de máxima potencia debemos asegurarnos de que dejamos tiempo suficiente para que se recuperen las reservas de fosfágenos.

Esfuerzos superiores a 10 segundos

  • Ya no se podrá mantener una producción de energía por unidad de tiempo tan alta como para producir la máxima potencia. La vía metabólica de la glucolisis alcanzará entonces su máximo rendimiento sobre los 15 segundos de ejercicio, mientras que la vía aeróbica se va activando rápidamente de forma paralela y progresiva. Siendo la glucolisis la fuente energética predominante en ejercicios máximos o a la máxima intensidad que se puede desarrollar en 30 segundos de duración.
  • Un indicador del buen funcionamiento de la glucolisis durante el ejercicio es la producción de lactato.
  • Estas situaciones metabólicas consumen gran cantidad de CH, por lo que es importante recuperar las reservas de glucógeno durante y después de los entrenamientos. La progresiva depleción del glucógeno puede originar una inhibición de la glucolisis.
  • El lactato producido puede ser eliminado en forma de energía mediante un ejercicio de intensidad moderada o baja (recuperación activa), activando así también el metabolismo aeróbico.

¿EN QUÉ VÍA METABÓLICA QUEREMOS INCIDIR?

Programar Ejercicios, Actividades, Tareas (2c2, 3c3) y Situaciones (4c4, 5c5)

  • Intensidad a la que se va a trabajar.
  • Duración de cada repetición y/o serie.
  • Duración de las recuperaciones.
  • Tipo de recuperación.
  • Número de repeticiones y/o series a realizar.

BALONCESTO

ESFUERZOS DE MÁXIMA POTENCIA POR UNIDAD DE TIEMPO

Vías energéticas anaeróbicas (rotura de fosfágenos y glucolisis)

Nuestro deporte requiere un limitado número de contracciones musculares intensas repetidas. Durante los 10 – 15 primeros segundos de ejercicio, la fosfocreatina (CrP) es la única responsable de la regeneración de ATP.

La glucolisis se activa muy rápido durante el ejercicio intenso y regenera ATP. La resíntesis de ATP mediante la glucolisis durante ejercicios intensos comienza casi inmediatamente del inicio del ejercicio.

Esta entrada es un resumen del artículo “Actualización sobre Metabolismo Anaeróbico” publicado en la Revista DEPORTE, SALUD Y ENTRENAMIENTO (Nº 12) editada por la Consejería de Educación, Cultura y Deporte (Dirección General de Deporte) del GOBIERNO DEL PRINCIPADO DE ASTURIAS.

Los autores del artículo son:

Nicolás Terrados Cepeda (Unidad Regional de Medicina Deportiva del Principado de Asturias y Fundación Deportiva Municipal de Avilés).

Francisco SáncheSotomayor (Comité Olímpico Español, Madrid).

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