Fisiología del Ejercicio.

Prof. Adjunta de Fisiología Humana-UNR
Dra. Rut Agüero
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FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO
 El ejercicio es una situación cotidiana que el
organismo debe enfrentar y resolver en términos
de homeostasis o homeodinamia corporal.
 Hay diversos tipos de ejercicios:
• De resistencia dinámica (carrera, ciclismo).
• De fortalecimiento muscular (pesas, etc.).
 En todos los casos pero sobre todo en el primero
se requiere una respuesta integrada de diversos
sistemas fisiológicos
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FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO
 Aspectos básicos
 – Aspectos metabólicos (respiración
celular )
 – Utilización de oxígeno (QO2)
 – Consumo de oxígeno (VO2)
 – Respuestas cardiovasculares
 – Respuestas ventilatorias
 – Regulación de la temperatura
 Limitantes del ejercicio en sujetos
normales y sanos
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Toda actividad física requiere aporte de energía al músculo
para que pueda contraerse y prevenir la fatiga.
Preguntas importantes
¿Cómo se libera la energía?
¿Qué fuentes de combustible hay en el cuerpo?
¿De dónde proviene el ATP?
¿Qué vías se pueden utilizar para la síntesis de ATP?
¿Por qué decae el nivel de actividad física en algún
momento?
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Origen de la energía para producir trabajo
ATP (trifosfato de adenosina) es la fuente habitual de
energía utilizada por el cuerpo cada día para llevar a
cabo una serie de tareas:
• Mantenimiento de la tempertura
corporal.
• Reparación de daño celular
• Digestión de los alimentos
• Trabajo mecánico-movimiento
ATP ↔ ADP +
Energía
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular
Principio de Energía fisiológico:
Aporte de ATP = Demanda de ATP
Para mantener una actividad física o ejercicio es necesario
suplementar los músculos con cantidades adecuadas de ATP.
Es suficiente la cantidad de ATP disponible en los músculos para
suplementar la energía necesaria durante el ejercicio????
¿¿¿¿¿Dónde obtener más energía?????
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular
 Hidratos de carbono
 Glucosa libre
 Almacenada como glucógeno
 Grasas
 Acidos grasos libres
 Almacenados como triglicéridos
 Proteinas
 No constituyen una fuente primaria de energía
durante el ejercicio
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular
ATP puede obtenerse por diferentes vias
1. Anaerobia “O2 independente”
No requiere oxígeno
2. Aerobia “O2 dependiente”
Requiere oxígeno
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular
Las vías anaerobias que no requieren O2 son:
1. ATP-CP (fosfocreatina)
•
“Reservorio” de ATP
•
Sistema de energía inmediata
2. Glucolisis anaerobia
Utiliza exclusivamente H de C
Produce ácido láctico en corto plazo
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular
Dos factores importantes determinan los niveles de ATP
disponibles así como el tipo de combustible que será
utilizado para obtenerlo :
a.
Intensidad del ejercicio – velocidad de
producción de ATP
b.
Duración del ejercicio – cantidad de ATP
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Energía consumida (J/kg/min)
Fuentes de combustible muscular según
la intensidad del ejercicio
1500
1200
Glucosa plasmática
Ac. Grasos plasmáticos
Triglicéridos intramusculares
glucógeno muscular
900
600
300
25
65
85
Intensidad relativa del ejercicio (% of VO2max)
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular según
la intensidad del ejercicio
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METABOLISMO Y EJERCICIO
Fuentes de combustible muscular según
la duración del ejercicio
6.3%
8%
40%
44.1%
50%
50%
65%
92%
60%
49.6%
6 seg
ATP
30 seg
CP
50%
60 seg
Glucólisis
anaerobia
50%
35%
2 min
1 hora
Glucólisis
aeróbica
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4 horas
Lipólisis
aeróbica
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METABOLISMO Y EJERCICIO
El entrenamiento “aerobio ¨:
 Incrementa el depósito de lípidos y de glucógeno
dentro de las fibras musculares.
Aumenta la actividad de las enzimas que
participan en la betaoxidación.
Convierte fibras musculares glucolíticas de
contracción rápida en glucolíticas-oxidativas de
contracción rápida.
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RESPUESTAS HORMONALES AL EJERCICIO
Intensidad
Duración
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RESPUESTAS HORMONALES AL EJERCICIO
 Aumentan:




Glucagón
Cortisol
Catecolaminas ( adrenalina y noradrenalina)
Hormona del crecimiento
 Estimulan la conversión de triglicéridos en
glicerol y ácidos grasos.
 Movilizan el glucógeno hepático y aumentan la
glucemia.
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RESPUESTAS HORMONALES AL EJERCICIO
 Disminuye
 INSULINA
 Aún cuando la glucemia se eleva
 Las células que no son fibras musculares reducen la
captación de glucosa aumentando la disponibilidad
sanguínea.
 Las fibras musculares no requieren de insulina para
captar glucosa durante el ejercicio ( la contracción
estimula la translocación de los transportadores
GLUT4 (independiente de insulina) hacia la membrana
muscular.
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Consumo de O2 durante el
ejercicio (QO2)
 Durante el ejercicio se produce una mayor
extracción de O2 del torrente sanguíneo.
 En el músculo:
 Aumenta la temperatura
 Aumenta la concentración de H+ ( dism. pH).
 En sangre, por efecto Bohr:
 La curva de disociación de la Hb se desplaza a la derecha
 Disminuye la afinidad de la Hb por el O2
 Aumenta la difusión de O2 al músculo
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Consumo de O2 durante el
ejercicio (QO2)
 Durante el ejercicio se produce una mayor extracción de
O2 del torrente sanguíneo.
 Dilatación de lechos vasculares
 Incremento del flujo sanguíneo sistémico
 Incremento del flujo sanguíneo pulmonar
 Reclutamiento y vasodilatación
 Incremento de la ventilación.
En estado estacionario
Consumo minuto de O2 ( QO2) = volumen minuto
de O2 (VO2)
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VO2 Max. Volumen/minuto máximo de
oxígeno
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VO2 Max. Volumen/minuto máximo de
oxígeno
El VO2 se incrementa linealmente hasta que el volumen
sistólico y la frecuencia cardíaca alcanzan un límite, en este
punto se produce una meseta del VO2
El VO2 max es el punto en el cual no se producen aumentos
del consumo de O2 aún cuando la carga de trabajo siga
incrementándose
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VO2 Max. Volumen/minuto máximo de
oxígeno
¿Que es lo esperado?
> 84% predictivo (L/min)
30 ml/kg/min
• Promedio individual
– 30-50 ml/kg/min
• Atletas
– 60-70 ml/kg/min
• Lance Armstrong
– 85 ml/kg/min
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UMBRAL ANAERÓBIO O UMBRAL DE LACTATO
Es el VO2 al cual el metabolismo anaeróbio comienza a
contribuir significativamente con la producción de ATP,
incrementándose los niveles de lactato en sangre.
Establece el límite superior del rango de ejercicios cuya
intensidad puede satisfacerse casi completamente por vías
aeróbicas.
• Los ejercicios que se encuentran por debajo de este límite
pueden llevarse a cabo en forma casi indefinida.
• Ejercicios por encima de este límite se acompañarán de
una disminución progresiva de la tolerancia hasta cesar por
agotamiento.
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UMBRAL ANAERÓBIO O UMBRAL DE LACTATO
Es el VO2 al cual el metabolismo anaeróbio comienza a contribuir
significativamente con la producción de ATP, incrementándose los niveles de
lactato en sangre.
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EL CONCEPTO DE DEUDA DE OXIGENO
 Déficit de oxígeno = diferencia entre el
oxígeno total consumido durante el ejercicio
y el que se hubiera consumido de alcanzarse
el estado estacionario inmediatamente.
 Deuda de oxígeno = Oxígeno consumido
durante el período de recuperación por
encima del consumo correspondiente al
estado basal.
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EL CONCEPTO DE DEUDA DE OXIGENO
(exceso de consumo de oxigeno
postejercicio)
Déficit O2
Pago de
Deuda O2
comienzo
Final
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EL CONCEPTO DE DEUDA DE OXIGENO (exceso
de consumo de oxigeno postejercicio)
 Componente rápido (deuda aláctica)
Cuando el ejercicio previo fue eminentemente aeróbico .
 Se paga entre 30 y 90 seg.
 Restablece los reservorios de ATP y fosfocreatina depletados
durante el ejercicio.
 Componente lento ( deuda láctica)
 Refleja un ejercicio extenuante
 Puede llevar varios horas pagarla
 Representa la reconversión del lactato producido durante el
ejercicio a glucógeno y el restablecimiento de la temperatura del
nucleo corporal.

Otros componentes
Restablecimiento de la saturaci{on de la Hb ´y de la mioglobina y cambio de
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afinidad por el O2
RESPUESTAS CARDIOVASCULARES EN EJERCICIO
• Incremento del VMC (VMC= FC x VS)
– Incremento de la frecuencia cardíaca (FC)
– Incremento del volumen sistólico (VS)
Al comienzo del ejercicio:
– Incremento de la FC y del VS
En etapas posteriores del ejercicio de cierto tiempo
de duración:
– Se debe principalmente al aumento de la FC
– VS se encuentra en meseta
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RESPUESTAS CARDIOVASCULARES EN EJERCICIO
 Ecuación estándar
 FC Max = 220 – edad
 Ecuación alternativa
 FC Max = 210 – (edad x 0.65)
 Arrojan valores similares por debajo de los 40
años.
 Subestiman el pico de FC en adultos mayores.
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RESPUESTAS CARDIOVASCULARES EN EJERCICIO.
Redistribución del flujo sanguíneo
A medida que la intensidad del ejercicio aumenta:
 El VMC se distribuye en proporción:
 – En músculo esquelético aumenta
 – En vísceras disminuye
 Hipermemia de ejercicio
Incremento del flujo sanguíneo a los
músculos cardíaco y esquelético durante el
ejercicio.
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RESPUESTAS CARDIOVASCULARES EN EJERCICIO.
Redistribución del flujo sanguíneo
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RESPUESTAS CARDIOVASCULARES EN EJERCICIO.
Modificaciones de la presión arterial
 Incremento en los
valores de presión
sanguínea sistólica.
 La presión sanguínea
diastólica permanece
estable +/- disminuye.
 La presión arterial
media se eleva
ligeramente.
La resistencia vascular sistémica no
se modifica
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RESPUESTA PULMONARES EN EL EJERCICIO
La ventilación total (VE) se
incrementa
VE = volume corriente (VT) x
frecuencia respiratoria (FR)
 Incremento en VT
(profundidad de la
respiración)
 Incremento en FR
• Presión arterial de O2(PaO2)
 No cambia
significativamente
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RESPUESTAS PULMONARES EN EL EJERCICIO
Diferencia de presiones alveolo-arterial de O2 [P(A-a) O2]
Se incrementa > de 20 mmHg
– Disparidad en la relación V/Q
– Limitación en la difusión de O2
– Bajo nivel de O2 venoso
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RESPUESTAS PULMONARES EN EL EJERCICIO
Saturación de O2 de la hemoglobina (SaO2)
No cambia significativamente
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RESPUESTAS DE PREALIMENTACIÓN AL EJERCICIO
 La mayoría de los ajustes que se realizan en los sistemas fisiológicos
durante el ejercicio no obedecen a los mecanismos de
retroalimentación que se verifican en reposo.
 Existen mecanismos de prealimentación desencadenados por la
información que envían propioceptores articulares y musculares a la
corteza cerebral.
 La corteza cerebral envía señales simultáneamente a los centros
cardiovasculares, respiratorios y al sistema límbico.
 El sistema límbico y el centro de control cardiovascular disparan una
descarga simpática generalizada que permite un aprestamiento
inmediato de las funciones cardiovasculares y respiratoria.
 A medida que el ejercicio avanza, las compensaciones reactivas se
superponen con los cambios de prealimentación
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REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA DURANTE EL
EJERCICIO
 La mayor parte de la energía producida por el
metabolismo no se transforma en ATP
(eficiencia de 20 o 25%) sino que se pierde en
forma de calor.
 La producción de calor supera su pérdida y la
temperatura corporal se eleva ( hasta 40 - 42º C).
 Se desencadenan mecanismos
termorreguladores de pérdida de calor
 Sudoración
 Vasodilatación cutánea
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REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA DURANTE EL
EJERCICIO
 La sudoración abundante puede llevar a la pérdida de
agua y solutos, con el riesgo de deshidratación, que
pondrá en juego los mecanismos de control de
volumen.
 La vasodilatación cutánea disminuye la resistencia
periférica y reduce el flujo sanguíneo a los músculos
generándose demandas contradictorias.
 Inicialmente el cuerpo prioriza la termorregulación
pero si la presión venosa central disminuye por
debajo de un mínimo crítico, cesa la
termorregulación y se prioriza el mantenimiento del
flujo sanguíneo al cerebro.
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FACTORES QUE LIMITAN EL EJERCICIO EN
LOS INDIVIDUOS SANOS
La ventilación pulmonar
no es un factor limitante, a niveles máximos de
ejercicio existe aún una amplia reserva respiratoria
El intercambio de gases alveolar
no es un factor limitante, a niveles máximos de
ejercicio SaO2 and PaO2 se encuentran aún en la
línea de base
Las propiedades metabólicas y contráctiles del
músculo esquelético ,
no son factores limitantes
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FACTORES QUE LIMITAN EL EJERCICIO EN
LOS INDIVIDUOS SANOS
La máxima capacidad para realizar ejercicio se
encuentra limitada por el
VMC
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FISIOLOGIA DEL EJERCICIO
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