Dr. Cervino 1

Dr. Claudio O. Cervino

Fisiología – Fac. de Cs de la Salud 2015

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El metabolismo del cuerpo durante una

carrera de maratón se eleva, y supera

incluso, el 2.000 % de lo normal.

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Reposo modificaciones fisiológicas

Ejercicio

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CAMBIO

• Tipo de ejercicio (estático ó dinámico)

• Duración del ejercicio.

• Grado de entrenamiento.

• Genética.

• Condiciones previas (aptitudes, patologías, etc.) del individuo.

• Condiciones ambientales.

¿Cuáles son dichas modificaciones?

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1.- del músculo en actividad:

a) mecánicas (Fuerza)

b) circulatorias y metabólicas

2.- cardiovasculares

3.- respiratorias y gases sanguíneos

4.- temperatura corporal

5.- líquidos y electrolitos corporales.

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El hombre y la mujer deportistas:

• valores de potencia muscular, ventilación pulmonar y GC en mujeres =>

entre 2/3 y 3/4 respecto a los varones.

• mayor rendimiento debido a la masa

muscular => Varones > Mujeres

• testosterona => poderoso efecto anabólico en varones.

• estrógenos => > depósito de grasas => < rendimiento en mujeres.

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contracción

muscular

fuerza:

• f. contráctil máx.

• f. de mantenimiento

• potencia (Wxt)

• resistencia

utiliza E:

• desde ATP

• 3 fuentes:

FosfoCreatina,

glucólisis y

respiración

aeróbica

aumenta

metabolismo:

• liberación

adenosina y NO =

producen VD

• > riego

sanguíneo (entre

contracciones)

Sistemas Metabólicos del

Músculo durante el Ejercicio

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PC + ATP = Sistema Fosfágeno: para 8 a 10 s

de contracción

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Fosfato de Creatinina: se consume

primero, pero dura solamente ± 3 min.

Depende de los depósitos intracelulares.

Respiración anaeróbica (Glucólisis):

produce ácido láctico. Dura también

pocos minutos. Depende de los depósitos

intracelulares de glucógeno.

Respiración aeróbica: Glucólisis + Ciclo

de Krebs + Fosforilación oxidativa.

Provee E por más tiempo. Toma

elementos del torrente sanguíneo.

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TRANSFERENCIA DE FOSFATO

P P P ~ ~

ADENOSINTRIFOSFATO (ATP)

C=NH

NH P ~

H3CN

CH2

COOH

C=NH

NH

H3CN

CH2

COOH ADP ATP

FOSFOCREATINA CREATINA

CPK

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Tasas Máximas de generación de Potencia (en términos de formación de ATP/min)

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Recuperación del sistema

aerobio después del ejercicio:

1.- Deuda de Oxígeno

2.- Reposición del Glucógeno Muscular

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1.- Deuda de Oxígeno Depósitos de O2: • 0,5 L de aire en los pulmones • 0,25 L disueltos en Líq. Corporales • 1,0 L unido a Hb • 0,30 L en Mb fibras musc.

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2.- Reposición del glucógeno muscular

Nutrientes utilizados durante la Actividad Muscular

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grasas

H de C

Riego sanguíneo del músculo en ejercicio rítmico

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Efectos del entrenamiento físico sobre los músculos y su rendimiento

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latencia

amplitud de

acortamiento

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Aumento de la masa muscular

debido al aumento en la cantidad

de miofibrillas, mitocondrias y

REL.

No por aumento del número de

fibras musculares = hiperplasia

HIPERTROFIA MUSCULAR

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Factores fisiológicos y bioquímicos conocidos que

parecen determinar el comportamiento de los diferentes

TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES:

1. Las propiedades eléctricas de la membrana determinará el

tipo de respuesta de la fibra muscular.

2. La velocidad de liberación y de recaptación del Ca2+ en el

RS influyen en la duración de cada contracción.

3. La actividad ATPasa de la miosina determinará la velocidad

intrínseca de la contracción.

4. La densidad y actividad de las mitocondrias y, por tanto, la

tasa de producción aeróbica de ATP influirán en la resistencia

a la fatiga.

TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES

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Fibras

Musculares

lenta

oxidativa

rápida

oxidativa rápida

glucolítica

contracción tónica fásica fásica

ATPasa miosina lenta rápida rápida

fatiga muy resistente intermedia fatigable

color fibras roja roja blanca

mitocondrias intermedia muchas pocas

activ. enz. oxidativas

alta o intermedia

intermedia o alta

baja

cont. Mb/capilares alto alto bajo

metabolismo aerobio facultativo anaeróbico

activ. glucolítica baja o variable intermedia alta

cont. glucógeno bajo (ác. grasos) intermedio alto

diám. fibra pequeño intermedio mayor

unión neuromusc. intermedia pequeña y

simple grande y compleja

Tipos metabólicos de fibras estriadas

Tipos Funcionales de las Fibras musculares

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• En la mayoría de los músculos esqueléticos los tipos

de fibras están mezcladas. Especialmente en los

humanos, la composición muscular es mixta.

• Pero cada unidad motora está formada de un solo

tipo de fibra muscular.

• La diferenciación de las fibras musculares aún no es

completa en el momento del nacimiento, sino que

continúa durante las primeras semanas o meses de vida

extrauterina.

• La unidad motora, más que la propia fibra muscular,

es la unidad funcional. El nervio motor determina las

características fisiológicas de una unidad motora.

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1. Fibras musculares Tónicas Lentas.

• Contracción muy lenta (100-200 ms) y sostenida en el

tiempo. Tarda en llegar a la fuerza máxima.

• Muy resistente a la fatiga.

• El sistema contráctil lento tiene tiempo para desarrollar

tensión, lo cual ocurre mucho más despacio, en comparación

con las fibras fásicas.

• Metabolismo aerobio - oxidativo.

• Especialización bioquímica: recambio muy lento de ATPasa

de la miosina, lo que le permite mantener la tensión

isométrica muy eficazmente.

• Estas fibras resistentes a la fatiga están adaptadas para

mantener la postura y para actividades aeróbicas de

resistencia, como correr una maratón.

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2. Fibras musculares Fásicas Rápidas

Oxidativas.

• Estas fibras de contracción rápida se fatigan lentamente,

pues con su gran número de mitocondrias son capaces de

producir ATP rápidamente por fosforilación oxidativa

(aeróbica).

• Poseen grandes cantidades de Mb y muchos capilares

sanguíneos (fibras rojas).

• Estas fibras abundan en las piernas. Por tanto, se hallan

especializadas en movimientos rápidos y repetitivos,

como los de una locomoción sostenida y vigorosa

(actividades como la caminata y la carrera veloz).

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3. Fibras musculares Fásicas Rápidas Glucolíticas.

• Estas potentes fibras se contraen rápidamente (tiempo de contracción

~20 ms), pero se fatigan enseguida. Estas fibras normalmente son

reclutadas cuando se precisa una contracción muy rápida.

• La rápida contracción puede atribuirse en parte a la ATPasa de la

miosina, que tiene un recambio muy elevado. El ATP se produce por

glucólisis, y las fibras contienen muy pocas mitocondrias, pero alto

contenido de glucógeno.

• Durante la contracción adquieren una deuda de oxígeno que debe

enjuagarse posteriormente.

• Estas fibras abundan en los músculos de los brazos. Se trata de fibras

grandes y potentes, adaptadas para actividades anaeróbicas intensas

de breve duración (levantamiento de pesas o el lanzamiento de una

pelota), si bien se fatigan con rapidez.

• El aumento de tamaño se debe a la síntesis incrementada de proteínas

musculares. El resultado final es el crecimiento del músculo por la

hipertrofia de las fibras glucolíticas rápidas.

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Fibras musculares de contracción lenta (CL) y de contracción rápida (CR)

Diferencias hereditarias entre los deportistas respecto a las fibras musculares de CR frente a las de CL

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1.- cambios funcionamiento del corazón como bomba

2.- ajustes circulatorios

VM = VSL x FC

Estado inotrópico = contractilidad

Precarga

Postcarga

PA = VM x RVP

PAsist. PAdiast.

Respuestas Generales del Sistema Cardio-circulatorio al Ejercicio

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Summary of Cardiovascular Responses to

Exercise

Parameter Response to

Exercise

Heart rate ↑ ↑

Stroke volume ↑

Pulse pressure ↑ (increased

stroke volume)

Cardiac output ↑ ↑

Venous return ↑

Mean arterial pressure

↑ (slight)

Total peripheral resistance (TPR)

↓ ↓ (vasodilation in skeletal muscle)

Arteriovenous O2 difference

↑ ↑ (increased

O2 consumption by tissues)

Papel del VSL y de la FC en el aumento del GC

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Trabajo realizado, Consumo de O2 y GC durante el ejercicio

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Hay que considerar 2 tipos de ejercicios:

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1.- Dinámico o Aeróbico:

• no mucha carga a vencer y contracciones/relajaciones cortas.

• poco o sin cambio de tensión => ejercicio isotónico.

• ejemplos: correr o nadar.

2.- Estático:

• grandes cargas a vencer y poco desplazamiento o contracciones.

• desarrollo de tensión => ejercicio isométrico.

• ejemplo: levantamiento de pesas.

En la mayoría de los deportes => mezcla de ambos tipos.

Ejercicio Dinámico (ED)

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Disminuye el tono vagal y aumenta el tono simpático.

La orden proviene del cerebro y por regulación refleja.

1. Durante ED => músc. en acción => regulación

local metabólica => VD => > riego sanguíneo =>

aumenta retorno venoso => aumenta la precarga.

2. El bombeo de las venas durante el ejercicio

debido a las contracciones musculares =>

aumenta retorno venoso => aumenta la precarga.

3. VD => disminuye RVP => disminuye PAdiastólica.

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El aumento del Tono Simpático:

a) libera NA por nervios al corazón que actúan sobre

receptores beta1 => >> FC y > contractilidad.

b) libera NA por nervios que actúan sobre

receptores alfa => VC en la región esplácnica, piel y

músculos en reposo => aumenta PAdiastólica.

c) liberación de Adrenalina por las glándulas

suprarrenales => actúa sobre los músculos, en

receptores beta2 => VD => > riego sanguíneo =>

aumenta retorno venoso => aumenta la precarga.

La PAdiast. durante el ejercicio es un balance entre disminución y aumento de la PAdiast.. En general se

mantiene constante o disminuye levemente.

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36

• por los receptores beta1 => aumenta FC => aumenta GC

• por los receptores beta1 => aumenta contractilidad => aumenta GC por aumento de

VSL

• por aumento de la precarga por la VD => aumenta GC por aumento de VSL.

PAsist. = aumenta

PAdiast. = cte ó disminuye => aumenta PP

PA pulmonar: aumenta porque la Rpulm. = cte =>

> perfusión + > volumen corriente =>

>> intercambio de O2.

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Modificaciones cardiovasculares durante el aumento progresivo del ED

aumenta 4 veces el GC

aumenta 3 veces la FC

aumenta 2 veces el VSL

aumenta 3 veces la A-

V02

aumenta 4 veces la circulación coronaria

Ejercicio Dinámico Máximo

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Flujo Sanguíneo en el Ejercicio y

sus Efectos sobre las

Circulaciones Especiales

Ejercicio Dinámico

o Aeróbico

Ejercicio Estático (EE)

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no existe disminución del tono vagal, pero aumenta del tono simpático

1. Durante EE => músc. en actividad => por

falta de irrigación por estar contraído

constantemente => ISQUEMIA => reflejo

vasopresor => VC => aumenta la PAdiast..

2. Prolongado ejercicio isométrico => trabaja

en isquemia => mecanismo anaeróbico.

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El aumento del Tono Simpático:

a) libera NA por nervios al corazón que

actúan sobre receptores beta1 =>

>> FC y > contractilidad.

b) libera NA por nervios que actúan sobre

receptores alfa => VC en la región

esplácnica, piel y músculos en reposo =>

aumenta RVP y aumenta PAdiastólica.

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Durante EE => provisión anaeróbica de E =>

el VO2 y el GC crecen moderadamente.

Al finalizar el ejercicio isométrico, el VO2 y el

GC transientemente aumentan y luego

disminuyen.

Durante contrac. isométrica => isquemia =>

“deuda de O2” => al volver el flujo sang. =>

aumento de entrega de O2 y de flujo sang. =>

respuesta posisquémica hiperémica (reactiva)

=> “pago” de la deuda de O2 que se había

contraído durante el EE.

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Modificaciones cardiovasculares durante el EE y su posterior recuperación

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43

El aumento del GC => se debe principalmente al aumento en la FC

La A-VO2 no cambia durante EE => no hay irrigación en músculos contraídos.

La PAsist. está alta => porque está alto el GC

La PAdiast. tiende a subir.

Durante el EE:

Metabolismo cardíaco

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Cons. O2 miocardio depende:

• FC

• stress parietal (tensión sobre la pared)

• estado inotrópico

FC > en ED

PAsist. > en EE

contractilidad aumentada en ED y EE

el corazón consume mucho O2 y para conseguirlo aumenta la perfusión coronaria

(única fuente de E)

ADENOSINA

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En Tej. muscular: el aumento de la carga de trabajo => hipertrofia => aumenta la masa

muscular.

Ocurre tanto en músculo esquelético como en el corazón (aquí por sobrecarga de Vol. ó

por sobrecarga de P => aumenta PA = postcarga).

Durante el entrenamiento al ejercicio:

• hipertrofia debido a ambos factores, y

• < FC (bradicardia) en reposo.

Efectos del entrenamiento sobre la hipertrofia del corazón y el GC

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Consumo reposo 250 mL O2/min

se incrementa hasta 4 L O2/min,

Sin cambios en la PaO2 o PaCO2

Ejercicio Dinámico Aeróbico:

1ro: FR por mecanismos

neurales y reflejos.

2do: propiorreceptores

articulares y musculares

estimulan CR.

3ro: Tc y pH aumentan FR.

PaO2 y PaCO2 = ~ctes.

Después del ejercico:

FR se normaliza lentamente

(deuda de O2)

Control de la Respiración durante

el Ejercicio

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50

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ADAPTACIONES SANGUÍNEAS • Incremento Absoluto del Volumen Sanguíneo,

Plasmático y de la Hb.

• Aumento del Volumen Individual y la Cantidad Total de

Eritrocitos.

• Disminución del Hto.

• Disminución de Fe++, Transferrina y Ferritina.

• Aumento del 2-3 DPG.

• Aumento de Reticulocitos por EPO y GH.

• Disminución de Función Leucocítica con Incremento de

Células NK.

• Disminución de los Mecanismos Hemostáticos.

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Modificaciones del porcentaje de saturación de la hemoglobina con el ejercicio

Efecto Bohr

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Consumo de O2 = VO2 y ventilación pulmonar durante el ejercicio

Efecto del entrenamiento sobre la VO2 max.

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El VO2 máx. es:

a) la tasa de utilización de O2 en condiciones de metab. aeróbico máximo.

b) el máximo volumen de oxígeno que la musculatura puede consumir por minuto.

El VO2 máx. es el indicador usado más comúnmente para expresar la capacidad aeróbica.

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Aumento del VO2 máx. durante un período de 13 semanas de

entrenamiento

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El VO2 máx. en futbolistas de alto nivel fluctúa

entre 55 y 65 mL/kg/min, aún a los 2.000 m de

altura

Como referencia, el VO2 máx., en corredores de

fondo de elite, supera los 80 mL/kg/min. La

diferencia podría deberse a las diferencias obvias de

entrenamiento y al carácter intermitente del fútbol y

deportes semejantes.

El VO2 máx. tiene una fuerte dependencia genética

y, a través del entrenamiento, puede mejorarse sólo

entre un 5 a 20%.

Capacidad de difusión del O2 en los deportistas

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CALOR CORPORAL Y EJERCICIO • Actividad física => producción de calor aumenta

dependiendo de la intensidad de la actividad, el vestido, el

clima y la preparación del deportista.

• El organismo responde con mecanismos fisiológicos que le

permitan perder calor:

1- Sudoración (sudor por glándulas sudoríparas)

permite disminuir la temperatura interna del cuerpo

2.- Vasodilatación periférica en la piel.

• Los dos mecanismos favorecen la pérdida por trasferencia

de calor al medio ambiente principalmente por el proceso

de evaporación.

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METABOLISMO CORPORAL Y EJERCICIO • Metabolismo continua produciendo calor que sube la

temperatura => golpe de calor.

• El factor que más aumenta a la TM es el ejercicio intenso => los

estallidos cortos de contracción muscular máxima de un solo

músculo pueden liberar en muy pocos segundos hasta 100

veces la cantidad habitual de calor generada en reposo.

• El ejercicio muscular máximo de todo el cuerpo aumenta la

producción de calor del organismo durante unos segundos hasta

50 veces lo normal, o hasta 20 veces el valor normal si se trata

de un ejercicio más sostenido en una persona bien entrenada.

• El golpe de calor se presenta cuando la temperatura aumenta a

niveles entre 40,5 y 42 ºC y se manifiesta con mareos, molestias

abdominales, vomito, confusión mental e incluso pérdida del

conocimiento si no se disminuye rápidamente la Tc.

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• El agua participa en funciones importantísimas, tanto

en el reposo como en el ejercicio.

• El agua posee propiedades térmicas:

1- la alta conductividad térmica del agua facilita

un rápido transporte de calor hacia la piel logrando

enfriar rápidamente el cuerpo

2- el alto valor de calor de vaporización permite

que evaporando el sudor, eliminando vapor con el aire

espirado o directamente por la piel a través de la

perspiración insensible se pierda calor.

HIDRATACIÓN Y EJERCICIO FÍSICO

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• La tasa de sudor que excede de los 2 L/h puede mantenerse

durante varias horas en personas entrenadas y aclimatadas para

realizar ejercicios en ambiente caluroso y húmedo.

• La pérdida de masa corporal en maratonistas puede oscilar

entre el 1 - 6% (0,7-4,2 kg de MC hombre 70 kg) a baja

temperatura ambiental (10 °C) hasta >8% (5,6 kg) en

ambiente caluroso.

• Aumento de la temperatura corporal y una mayor sudoración,

puede producir los siguientes fenómenos:

a) disminución del rendimiento del ejercicio;

b) aumento de la Tc (hipertermia);

c) disminución del flujo sanguíneo muscular y un aumento del

flujo sanguíneo cutáneo;

d) aumento del consumo de glucógeno muscular;

e) aumento de la producción de ácido láctico (acidosis) y

f) fatiga muscular.

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CAUSAS Y CONSECUENCIAS DE LA PÉRDIDA DE

LÍQUIDO DEBIDA AL EJERCICIO

En la pérdida de líquido debida al ejercicio pueden darse 3

situaciones posibles:

1- En primer lugar, la deshidratación aparece cuando la

pérdida de líquido a consecuencia del ejercicio excede la

ingesta de líquido.

2- En segundo lugar, la hipohidratación ocurre cuando se

deshidratan antes del inicio de una competición debido a una

restricción de la ingesta de líquido, práctica de un ejercicio de

precalentamiento, uso de diuréticos o exposición a sauna.

3- Por último, la hiponatremia aparece como resultado de la

práctica de un ejercicio prolongado con abundante

sudoración y una ingesta excesiva de líquido, superior a la

pérdida por el sudor y la orina, o por la ingesta de líquidos

con bajo contenido en sodio.

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Efectos fisiológicos de la deshidratación

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COMPOSICIÓN Y VOLUMEN DEL AGUA DE BEBIDA

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Bibliografía

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West, J.B.. 2002. Fisiología respiratoria (6ta edición). Editorial Médica

Panamericana. 202 pp.. 67

FIN

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Esta presentación Power Point fue realizada para su uso exclusivo en el Curso de Fisiología (1999-2015) – Facultad de Cs. de la Salud – UM.