METABOLISMO ENERGICO Y ACTIVIDAD FISICA

METABOLISMO ENERGICO Y ACTIVIDAD FISICA

 

El aparato locomotor, que está compuesto por huesos, articulaciones y músculos, tiene a estos últimos como elemento activo. Por tanto, son los músculos los encargados de generar el movimiento; para ello, la célula muscular está especializada en la conversión de energía química en energía mecánica, en lo que supone el metabolismo energético. Para ello debe utilizar con efectividad la energía almacenada en la molécula de ATP = Adenosín Trifosfato, y sobre todo tener muy desarrollados los mecanismos destinados a la resíntesis del ATP para poder volver a utilizarlo, ya que es sólo la descomposición del ATP lo que va a dar lugar a la energía necesaria para la contracción muscular.

El problema es que los depósitos musculares de ATP son muy limitados, y además podríamos decir que el ATP es una moneda de cambio temporal. Es por ello que en el interior del músculo tienen lugar una serie de procesos tendentes a resintetizar (volver a formar) el ATP descompuesto mediante vías aeróbicas o anaeróbicas, el conjunto de los cuales denominamos metabolismo energético; es decir, se trata de volver atrás la reacción (1) anterior, pero si en la reacción anterior obteníamos una cantidad de energía importante, en este caso tendremos que aportar esa misma cantidad de energía para que pueda resintetizarse el ATP, tal y como vemos en la siguiente ecuación:

Esta formación de energía tendente a la resíntesis del ATP puede seguir diferentes vías que denominamos Anaeróbico Aláctico , Anaeróbico Láctico y Aeróbico , vías que podemos ver en los siguientes apartados.

A las diferentes necesidades y modos de utilización y de resíntesis de energía que dispone la célula muscular es a lo que denominamos en conjunto Metabolismo Energético.

 

 

 

 

Introducción

 

La energía que se consigue a través de los diferentes procesos metabólicos se dedica a mantener los procesos fisiológicos básicos del

organismo y, también, a responder a las demandas generadas por actividades cotidianas del individuo.

Los procesos de medición de la energía deben diferenciar entre la energía consumida y la cantidad de actividad física desarrollada, que

depende también del concepto de eficacia mecánica. Además, la mayor parte de la energía consumida se transforma en calor.

El entrenamiento físico puede ejercer una enorme influencia en la modificación de ciertos patrones estructurales y funcionales relativos

al metabolismo energético.

En base a todo lo anterior, en el presente trabajo se describen los procesos metabólico energéticos asociados a la actividad física y al deporte.

 

2. Consumo energético

 

La energía que se consigue a través de los diferentes procesos metabólicos está dedicada a mantener los procesos fisiológicos básicos del organismo y a responder a las actividades cotidianas del sujeto (Thibodeau y Patton, 2007)

 

A.    Metabolismo basal

 

Para medir la energía invertida en los procesos fisiológicos básicos se utiliza el cálculo del ritmo metabólico basal, que se refiere a la mínima cantidad de energía que un sujeto necesita para vivir.

 

El cálculo del ritmo metabólico basal se realiza con la persona en reposo y en posición supina, tras 8h de sueño y 12h de ayuno.

 

El consumo energético en reposo se sitúa entre las 12002400 Kcal/día para un adulto. No obstante, estas cifras van a depender directamente de factores como:

 

a. Masa corporal (peso y talla). El gasto energético en reposo se incrementa con una mayor masa corporal total ya que tiene que invertir más energía para mantener la temperatura corporal. Es necesario aclarar que el 80% de la energía diaria proveniente de los macronutrientes se destina a mantener la temperatura corporal.

 

b. Tipo somático (endomorfo, ectomorfo y mesomorfo). La masa muscular consume más calorías que la masa grasa, por lo que los individuos con un tipo somático endomorfo consumen un mayor número de calorías.

 

c. Edad. El incremento en la edad cronológica favorece el descenso en el ritmo metabólico.

 

d. Estrés nervioso. El estrés contribuye a aumentar la tasa metabólica basal.

 

e. Sistema endocrino. Determinadas hormonas como la tiroxina y la adrenalina incrementan el gasto metabólico.

 

 

B. Metabolismo en reposo

Se corresponde con la energía total necesaria para las actividades cotidianas.

Teniendo en cuenta la medición del consumo de oxígeno (VO2máx), una persona consume de media 0,3 L O2 x min1   O432 L O2 x día.

La energía necesaria para satisfacer las demandas generadas por las actividades proviene fundamentalmente de las grasas e hidratos de carbono, aunque también son utilizadas las proteínas como fuente energética. Está representada por un cociente ventilatorio en reposo de 0,8, cuya equivalencia calórica 4,80kcal x L O2.

 

A partir de estos datos, el cálculo del gasto energético en reposo para un adulto al día podrían ser los siguientes: kcal consumidas/día = LO2 consumido al día x Kcal usadas/LO2 = 432 x 4,80 = 2.074 Kcal/día El ritmo metabólico en reposo se sitúa aproximadamente en 18003000 kcal/día, y depende principalmente de los

siguientes factores:

 

a. Nivel de actividad, determinado por el tipo de actividad económica ejercida, actividades físicas en el ocio y tiempo libre, estilo de vida activo o no activo, y otras.

 

b. Edad. Los individuos jóvenes presentan en promedio un mayor ritmo metabólico en reposo.

 

c. Sexo. Los varones tienen en promedio un mayor ritmo metabólico en reposo frente a las mujeres.

 

d. Parámetros antropométricos como peso corporal, talla, envergadura y composición corporal (masa

grasa y masa muscular) constituyen otros factores muy importantes.

 

 

C. Coste energético en el ejercicio físico

La inversión de energía de diversas actividades está determinada por el consumo de oxígeno medio por unidad de tiempo. Los valores que surgen no contemplan la fase anaeróbica del ejercicio ni el consumo de oxígeno durante la recuperación del esfuerzo.

 

 

Medición del consumo energético

Los procesos de medición deben diferenciar entre la energía consumida y la cantidad de actividad física desarrollada, que depende también del concepto de eficacia mecánica. Además, la mayor parte de la energía consumida se transforma en calor.

Por otro lado, existen diversos medios para medir la energía consumida en una actividad. Algunos de los más relevantes se pueden observar en la tabla 2.

Tabla 2. Métodos de medición de la energía consumida

A. Medición de la energía por calorimetría directa

Se basa en la relación entre calor disipado y el nivel metabólico. Este método mide la energía térmica a través de un calorímetro.

En el proceso de medición es necesario tener en cuenta los siguientes factores:

a. En una situación basal se genera calor, por lo que la energía térmica de un sujeto es el resultado de la diferencia entre la energía total del esfuerzo y la energía basal.

b. Solo un 25% de la energía de los alimentos se proyecta en forma de movimiento. El 75% de esta energía se pierde en forma de calor. La energía total del esfuerzo hace referencia a este porcentaje (75%), por lo que hay que añadirle ese 25% de energía cinética.

Uno de los mayores inconvenientes de este método es que no pueden percibirse los cambios rápidos en la liberación de energía y, por tanto, no se puede medir la energía en ejercicios físicos intensos.

B. Medición de la energía por calorimetría indirecta

Este método está basado en el consumo de Oxígeno (O2) y la consiguiente producción de dióxido de carbono (CO2) durante las reacciones metabólicas que acompañan al ejercicio físico.

El organismo capta el O2 atmosférico, que es empleado para recoger electrones que llegan a la parte final de la cadena respiratoria y que han sido generados por el catabolismo de los macronutrientes (hidratos, grasas y proteínas). El proceso concluye con la obtención de energía y la producción de CO2 y agua (H2O).

Para realizar los cálculos de la energía gastada se admiten como elementos tipo la glucosa (hidratos de carbono), ácido palmítico (grasas) y albúmina (proteínas).

La relación O2 y CO2 se conoce como cociente respiratorio ventilatorio, puesto que analizamos el O2 consumido y el CO2 eliminado a través de los gases espirados.

Este cálculo del consumo energético es aplicable a los ejercicios submáximos. En ejercicios intensos esta estrategia no es válida ya que el organismo produce ácido láctico y se activan mecanismos amortiguadores de las cargas ácidas a través del bicarbonato de los tejidos y la sangre. Esta acción produce CO2 y H2O (Garatachea, Almeida, García y de la Paz, 2006).

Solo se considera a las grasas e hidratos de carbono para calcular el cociente respiratorio no proteico.

El rendimiento energético de un litro de O2 en la combustión de la glucosa es de 4,69 kcal y en el ácido palmítico es de 5,5 kcal.

Por tanto, si podemos conocer la cantidad de O2 consumida por un sujeto durante el ejercicio físico, podremos calcular la energía química invertida. En este sentido, De Paz y Garatachea (2006) plantean en la tabla 3 la participación de los diferentes sustratos en un ejercicio.

Tabla 3. Sustratos en el ejercicio físico

Los parámetros necesarios para conocer la participación de los diferentes sustratos y el gasto energético asociado son los siguientes:

·         Coeficiente respiratorio ventilatorio.

·         Rendimiento energético del oxígeno (kcal/L).

·         Porcentaje de grasas e hidratos de carbono.

C. Medición de la energía por el registro de la frecuencia cardiaca

Este método se fundamenta en la relación entre las pulsaciones de esfuerzo (FC) y consumo de oxígeno (VO2) durante la realización del mismo. El parámetro global determinado por esta relación es directamente proporcional y lineal en un individuo, de manera que este valor nos permite conocer también el volumen de O2 utilizado.

Para ello podemos tener como dato fundamental que cada litro de O2 consume 5,05 kcal.

Las características más relevantes de este método son:

·         Es un método fiable en esfuerzos entre 2530% y 7080% del VO2máx.

·         El procedimiento de esta metodología depende de factores como el tipo de contracción, estado nutricional, hidratación y temperatura exterior.

 

D. Medición de la actividad física con podómetro mecánico

Esta metodología se basa en el número de pasos de un sujeto, a partir de los cuáles TudorLocke y Bassett (2004) establecieron una serie de índices de actividad física (tabla4).

 

 

Tabla 4. Índices de la actividad física

E. Cuantificación de la actividad física empleandométodos de observación

Se trata de distintos métodos de tipo cualitativo que utilizan la observación y el registro para valorar el nivel de actividad física (Garatachea, 2005). Algunas de las herramientas más utilizadas se reflejan en la tabla 5.

Tabla 5. Métodos de observación

4. Entrenamiento físico y metabolismo energético

El entrenamiento físico puede ejercer una enorme influencia en la modificación de ciertos patrones estructurales y funcionales relativos al metabolismo energético.

A. El entrenamiento aeróbico

El entrenamiento de tipo aeróbico (crónico) genera una serie de modificaciones en las funciones y estructuras relativas al metabolismo energético.

Este tipo de entrenamiento favorece transformaciones en la capacidad para soportar un ejercicio submáximo prolongado y en el VO2máx. Concretamente, se produce:

a. Un mayor número de capilares alrededor del músculo. Esto facilita un mayor intercambio de gases, de calor y de nutrientes entre la sangre y las fibras musculares.

b. El incremento de mioglobina muscular hasta un 7580%.

Esto supone una mayor capacidad de almacenaje de oxígeno para liberarlo en situaciones de escasez.

c. Una mejor función mitocondrial, mayor capacidad para generar adenosintrifosfato (ATP) y utilización del oxígeno.

d. La optimización de la función enzimática lo que supone un mayor equilibrio metabólico promoviendo un uso más

lento del glucógeno, menor producción de lactato y un incremento del umbral anaeróbico.

e. El incremento de los depósitos de glucógeno combinando el tipo de ejercicio físico, la recuperación y el tipo de alimentación.

f. Una mayor cantidad de ácidos grasos libres en sangre, y una mayor reserva de grasas para ser utilizadas como combustible ahorrando glucógeno y retrasando la fatiga.

 

B. El entrenamiento anaeróbico

El entrenamiento anaeróbico ha sido foco de atención de investigadores y especialistas por los enormes del deportista con tiempos de entrenamiento reducidos. Uno de los resultados ha sido la proliferación de métodos modernos de alta intensidad, también conocidos con HIIT (High Intensity Interval Training). Uno de los exponentes de estos métodos fue el archiconocido Emil Zátopek “la locomotora humana” (Belda, 2011).

El entrenamiento físico compuesto por ejercicios basados en la utilización de la vía anaeróbica aláctica (potencia y capacidad aláctica, menos de 30”) mejora la fuerza muscular máxima

El entrenamiento físico basado potencia aláctica favorece la mejora en una serie de parámetros tales como:

·         Una mayor eficacia de movimiento.

·         Colabora en la optimización de la capacidad oxidativa.

·         Mejor tolerancia al lactato.

·         Mayor eficacia en el aclarado de lactato.

·         Una mejor coordinación intermuscular.

El entrenamiento físico compuesto por ejercicios basados en la utilización de la vía anaeróbica láctica (potencia y capacidad láctica, más de 30”) mejora la actividad de enzimas como la fosforilasa, fosfofructokinasa (PFK) y la lactatodeshidrogenasa (LDH).

Los progresos derivados del entrenamiento por repeticiones dependen de las ganancias de fuerza muscular máxima.

Estos factores son los siguientes:

a. Tolerancia a los productos de fatiga de la glucolisis anaeróbica.

b. Más eficacia de los mecanismos de amortiguación.