EJERCICIO .BASES FISIOLOGICAS Y APLICACIÓN EN REHABILITACION. La tendencia al ejercicio y actos locomotores rítmicos es una tendencia natural, con tono afectivo y produce placer; mantiene agilidad corporal y ejerce una influencia psicológica y social profunda. Su deficiencia predispone a la obesidad y afecciones metabólicas degenerativas.Por tanto el ejercicio favorece la salud física y psíquica. Clasificación: A) Según el volumen de la masa muscular: - Local (-1/3 de la masa muscular total):Ej.: mmss - Regional (entre 1/3 y ½ masa muscular total): Ej.: mmss y Tronco - Global (+1/2 masa muscular total): Ej.: Carrera, marcha… B) Según tipo de contracción: - Dinámicos (Isotónicos): Modificación métrica del músculo.Aumenta la precarga, el volumen minuto y el corazón se dilata. Estáticos (Isométricos): No modificación métrica del músculo.No aumenta la precarga, aumenta la PA y el corazón se hipertrofia. Predomina energía anaerobia. C) Según fuerza y potencia: -Fuerza:+ del 50% de la capacidad de fuerza de un individuo. - Velocidad/Fuerza: Entre el 30-50% de la fuerza de un individuo. -Duración: Empleo de la mínima fuerza de un individuo. D) Según costes funcionales/ Indicadores: - MET: VO2 en ml /min. /Kg. de peso en reposo - VO2: Volumen consumo de Oxigeno - FC: Frecuencia Cardíaca - VMR: Volumen minuto de reserva - T º Temperatura en º C - Lact: Producción de lactato Cuadro comparativo actividades: Actividad MET VO2 FC VMR Tº Lact. Reposo 1 0,25 70 8 37 10-20 Ligero 6 1,5 120 35 37,5 20 Mediano 8 2 140 50 38 20-30 Pesado 10 2,5 160 60 38 40 Muy pesado 12 3,6 180 80 39 50-60 +12 3 180 120 39 60 Agotador Ejercicio Terapéutico: - Fuerza: Empuje ó tracción aplicados sobre un cuerpo y se define con términos de: magnitud, dirección, sentido y punto de aplicación. La equivalencia de la fuerza en el seno del propio músculo constituye la tensión muscular, que se transmite por medio del tendón al hueso. - Trabajo: Producto de una fuerza por la distancia sobre la que se ejerce. - Energía: Capacidad de realizar un trabajo. Trabajo y Energía podrían ser similares pero es posible gastar energía sin realizar trabajo mecánico. - Potencia: Trabajo según el tiempo que se ejecuta. - VO2-Consumo de Oxigeno: Para la producción de energía .Se expresa en ml./min./ Kg.peso. Consumo de O2 para producir energía= Equivalente metabólico= 1 MET - VO2 Máx.: El valor a partir del cual no sube aunque aumente el trabajo dinámico. -Resistencia: Representa la capacidad de continuar con una actividad dada-aguante“Endurance”. La resistencia en el sentido de carga que hay que vencer es “Resistence” -Fatiga: Cualquier descenso del rendimiento respecto a un valor previo. -Contracción estática (Isométrica): No hay movimiento de la palanca ósea. -Contracción dinámica (Isotónica): Hay movimiento de la palanca ósea Cada músculo del cuerpo está compuesto por dos tipos de fibras: fibras lentas y fibras rápidas. -Fibras lentas (rojas): Adaptadas para una actividad continua y prolongada. . Fibras musculares pequeñas . Inervadas por fibras nerviosas pequeñas . Sistema vascular amplio (cantidad extra de O2) . Muchas mitocondrias para uso metabolismo oxidativo . Mucha mioglobina que almacena O2 para las mitocondrias. -Fibras rápidas (blancas): Adaptadas para una actividad impulsiva. . Fibras musculares grandes /contracción muy potente) . Retículo sarcoplásmico extenso para liberación rápida de Ca. . Muchas enzimas glucolíticas para liberación rápida de energía. . Sistema vascular escaso. Mecanismo oxidativo poco importante. . Pocas mitocondrias. Mecanismo oxidativo de escasa importancia. Fundamentos metabólicos del ejercicio.- El sistema ATP es la forma de energía química inmediata utilizada por el músculo. Se obtiene por tres vías: Dos anaerobias y una aeróbica. -Sistema ATP-CPK: Almacenados en el músculo y listos para un uso inmediato sin consumir oxigeno. Suministra mucha energía con gran rapidez (gran potencia). Se agota en muy poco tiempo, antes de 30 segundos si el ejercicio es intenso. -Glucólisis anaerobia: Suministra más energía, pero con menor rapidez. Se forma lactato en el músculo y sangre con ejercicio máximo entre 1 -3 minutos. -Sistema Aeróbico con oxigeno, metabolizando carbohidratos y produciendo piruvatos que se metabolizan a su vez por el ciclo de Kebs. Es 13 veces superior a la glucólisis anaerobia. También se metabolizan grasas y proteínas pero más lentamente. Con éstos sistemas podemos clasificar: . Actividades muy intensas de pocos segundos-Sistema ATP-CPK . Actividades no muy intensas y de unos minutos de duración-Glucólisis anaerobia .Actividades duraderas de baja intensidad-Metabolismo aeróbico Fases del ejercicio.- El ejercicio físico es como un estrés impuesto al organismo, respondiendo con un Síndrome de Adaptación. -Adaptación Aguda: La que tiene lugar con el ejercicio. -Adaptación Crónica: Cambios estructurales y funcionales de distintas adaptaciones agudas. Si es repetido y continuo obtendremos: . Aumento en el nº de mitocondrias en el músculo . Agrandamiento cardíaco . Aumento en el VO2 Máx. . Disminución de la FC. . Aumento de la capacidad oxidativa del músculo. Adaptaciones orgánicas en el ejercicio.- Metabólicas - Circulatorias - Cardíacas - Respiratorias - Sangre - Medio interno Durante el esfuerzo están presentes las fases de: -Entrada -Estabilización -Fatiga -Recuperación Fase de entrada: Estado funcional desde el paso de reposo al de actividad. No todas las funciones comienzan simultáneamente (PA, VM, transporte de O2…). Predominan los procesos anaerobios. Antes de la fase de estabilización se produce un estado de “Punto Muerto” donde la capacidad de trabajo disminuye. Después aparece el “Segundo Aliento” dónde comienza la fase de estabilización que es fundamentalmente aerobia. Si se sobrepasa se entra en la fase de fatiga, por agotamiento de las reservas y acumulación de Ac. Láctico. En el “Punto Muerto”, ocurre en los primeros minutos del ejercicio, la carga parece agotadora, se presenta disnea (hipoventilación por demora en la regulación química de la respiración-falta de adecuación longitud/tensión de los músculos intercostales- pero cede y se llega al “Segundo Aliento” con acumulación de metabolitos en los músculos activados y en la sangre pues el transporte de oxigeno es inadecuado .En el “Segundo Aliento” la respiración aumenta y se ajusta a los requerimientos del esfuerzo efectuado. Los músculos respiratorios son forzados a trabajar anaerobicamente durante la fase inicial del ejercicio si hay demora en la redistribución de sangre. Aparece dolor punzante de costado por hipoxia del Diafragma; a medida que los músculos se revascularizan desaparece el dolor. Otra teoría del dolor de costado durante el ejercicio es por estímulo de origen mecánico de los receptores del dolor en región abdominal. En la fase de recuperación que ocurre tras la terminación del ejercicio físico se produce una disminución paulatina de la captación de O2 con un “componente rápido” que es el costo de energía necesaria para formar ATP-CPK gastados y saturar la mioglobina muscular y luego aparece “componente lento” para la resintesis del glucogeno consumido, eliminar el aumento de temperatura y las catecolaminas remanentes. Hay un aumento del nivel de insulina y de glucagon en sangre por lo que el músculo capta glucosa 3-4 veces más que en reposo. Efectos del entrenamiento sobre órganos ó funciones.-Órganos Locomotores: .Fuerza y Ligamentos + .Grosor cartílago articular + .Masa muscular + .Nº células musculares = .Fuerza muscular + .ATP y CPK + .Actividad enzimática anaerobia + .Actividad oxidativa músculo + -Respiración: .Volúmenes pulmonares + .Ventilación pulmonar + .Volumen corriente + .Ritmo respiratorio + .Capacidad de difusión + -Circulación: .Volumen cardíaco + .Colaterales coronarias + .Volumen sanguíneo + .Flujo cardíaco + .FC - .Volumen latido + .Diferencia art-venosa + .Captación de O2 + . PA - .Colesterol - .Triglicéridos - .HDL colesterol + Respuesta fisiológica al ejercicio.- Ejercicio dinámico: Ajustes fisiológicos agudos buscan aumentar la disponibilidad de O2 y nutrientes y eliminar productos de desecho (CO2, lactato, calor…) Al principio disminuye el tono parasimpático de reposo para que aumente la FC. Cuando el VO2 se acerca al 50% del VO2 máx. .el tono parasimpático está agotado, aumenta la FC por un mayor tono simpático, elevando la contractilidad miocárdica, moviliza nutrientes, influye en niveles de varias hormonas y redistribuye la sangre por vasoconstricción, en regiones inactivas (esplacnica y renal). En el músculo activo el efecto vasodilatador de los catabolitos predomina sobre el constrictor del simpático. El aumento del gasto cardíaco (de 4 a 6 veces al máximo esfuerzo) se debe al la FC(al doble ó al triple) y al volumen de eyección (en torno al 50%) por incremento de la precarga (con aumento del volumen TLD) como de la contractilidad miocárdica (disminuyendo volumen TLS). La precarga aumenta por el mayor retorno venoso debido a la venocontricción y contracción muscular. La PAS aumenta y la PAD permanece igual. El efecto neto es un modesto ascenso de la PA media en menos de 20 mmHg. El calor producido (75% de la energía liberada con el mecanismo aeróbico) se transfiere a la piel y se disipa por convección, radiación, conducción y evaporación. Ejercicio estático: La respuesta hemodinámica depende del porcentaje de contracción voluntario y de la masa muscular implicada. El aumento de VO2, gasto cardiaco y FC son modestos. La resistencia periférica vascular tota no disminuye y el VE no aumenta. El flujo sanguíneo depende del equilibrio entre vasodilatación inducida metabilocamente y la oclusión mecánica por la contracción muscular. Si la contracción estática es potente, el flujo puede llegar a anularse, incrementando la dependencia del metabolismo anaerobio. La PA se eleva en especial la PD y la media. Los ejercicios isométricos se consideran una sobrecarga para el VI, al contrario que los dinámicos. Beneficios derivados del ejercicio aeróbico.- El VO2 es similar al gasto cardíaco máx. multiplicado por la máxima diferencia arterovenosa de O2.Es una medida fiable y reproducible de la capacidad aeróbica y del ajuste cardio-vascular, así como para información pronostica en cardiópatas, para evaluar su reincorporación laboral tras un evento cardíaco. El VO2 es: -Mayor en varones -Disminuye con la edad -Aumenta dependiendo de la duración e intensidad del entrenamiento. -Se altera por factores genéticos -Se altera por enfermedad. Se puede medir con espirometría de circuito abierto durante un ejercicio máximo ó se puede estimar con prueba de esfuerzo máximo y submáximo. Lo más usado son con ciclo ergómetro ó cinta de marcha. Menos formal, pero útil seria medir la distancia recorrida en un tiempo determinado (prueba de marcha de 6 minutos,12 minutos etc.). La duración al menos debe de ser de 20 minutos. Frecuencia de no menos de 3 días a la semana. Ritmo de progresión dependerá de: Nivel actividad previa Reserva de trabajo funcional Salud Edad Objetivos La participación debe ser a largo plazo. La principal adaptación al ejercicio aeróbico tras 3 meses es: .Aumento de la capacidad de trabajo .Aumento del VO2 máx. en + del 15% .Adaptación cardio-vascular con aumento del gasto cardíaco .Adaptación circulación periférica con más O2 en la sangre .Disminución de la FC y aumento del volumen latido en reposo y con ejercicio .Aumento del gasto cardíaco con ejercicio máximo .Disminución de la PS y PD y demanda miocárdica de O2 en reposo y ejercicio máx. .Aumenta la diferencia artero-venosa de O2 con ejercicio máx. Beneficios para el organismo del ejercicio aeróbico.- 1º) Beneficia a los que tiene menos reserva de trabajo por edad, enfermedad ó discapacidad. Aumenta el bienestar por reducción del estrés psicológico y mejora la tolerancia de las actividades de la vida diaria (AVD) y provoca cambios hormonales con aumento de las endorfinas. 2º) Como prevención primaria y secundaria de las cardiopatías. La inactividad física ó sedentarismo es un factor de riesgo cardiovascular mayor para cardiópatas. Meta análisis reciente demuestra el doble de riesgo para los inactivos que para los activos en coronariopatias, HTA y dislipemias. Meta análisis para los pacientes que hacen rehabilitación cardiaca encuentran entre el 20-25% menos de mortalidad. La acción del ejercicio físico reduce también otros factores de riesgo cardio-vascular mayores como: DLP, HTA, Diabetes, Obesidad, Estrés. El umbral de ejercicio para prevención primaria y secundaria debe ser: -ejercicio aeróbico adecuado -otras actividades de al menos 30 minutos (marcha, paseo, subir escaleras, bicicleta…). 3º) Regulación del PA. En HTA reduce entre 8-10 mmHg la PAS y 5-8 mmHg la PAD. 4º) En el manejo de los lípidos reduce el colesterol y triglicéridos y aumenta el HDL. 5º) Control del peso .La obesidad es un FRCV mayor que se asocia frecuentemente a cardiopatías, diabetes, HTA, DLP…Si el IMC es mayor a 27 aumenta la mortalidad. 6º) Prevención de la diabetes. Aumenta la sensibilidad de la insulina y controla peso, lípidos y TA. Por cada 500 Kcal./día de gasto energético el riesgo ajustado de diabetes baja un 6%. 7º) Aumenta la densidad ósea .En mujeres posmenopáusicas mejora la densidad ósea en raquis y cadera. Un entrenamiento intenso en mujeres puede conducir a amenorrea y reducción densidad ósea por influir en los niveles de estrógenos que se reducen. 8º) Ejercicio y artrosis mejorando el estado funcional, el dolor y la calidad de la marcha. 9º) Protección contra la trombosis, efecto sobre los niveles de hematocrito, fibrinogeno, función plaquetaria y fibrinolisis. 10º) Mejoría del sueño 11º) Mejora la fibromialgia 12º) Mejora la inmunidad 13º) Sobre el cáncer estudios lo relacionan con menos riesgo de sufrir Ca de colon, pulmón, próstata y mama. Prescripción del ejercicio.-modo -intensidad -duración -frecuencia -ritmo de progresión Está íntimamente ligado y estará en relación a: .edad .capacidad funcional .estado de salud .rasgos conductuales .preferencias personales .necesidad específica .objetivos 1º) Consideraciones ambientales: Calor Humedad Altura En la isquemia cardiaca la demanda de O2 en sangre desciende por encima de los 1000 metros. 2º) Ejercicio y sistema cardiopulmonar: La incidencia de muerte súbita (MS) es muy baja Protege de MS en el infartado. Muy importante la estratificación de riesgo teniendo en cuenta las consideraciones de: FRCV en mayores Dolor inespecífico en tórax, cuello, mandíbulas… Disnea de reposo ó leve con el ejercicio Sincopes Edemas maleolares Claudicación intermitente Palpitaciones ó taquicardias Soplos Individuos sin síntomas CP, sanos y + de 1 FRCV: Bajo riesgo Síntomas de enfermedad CP ó metabólica y + 2 FRCV: Elevado riesgo Enfermos cardiacos, pulmonares y metabólicos: Especiales 3º) Ejercicio y patología músculo-esquelética El riesgo aumenta con pesas, obesos, alta intensidad y volumen de ejercicios ó con anomalías biomecánicas. En la artritis mejora el daño articular con frecuentes sesiones y poco peso en periodos cortos. Aumenta la densidad ósea en raquis y caderas. 4º) Ejercicio y Diabetes: Dada la alta incidencia de cardiopatías es necesario realizar prueba previa. Son frecuentes las hipoglucemias en pacientes con uso de insulina rápida. Se aconseja control de glucemias frecuentes Reducir en 1-2 UI la insulina ó aumentar el consumo de carbohidratos antes de la sesión. No se aconseja hacer ejercicio sólo. Conocer ó educar a los pacientes a reconocer los signos y síntomas de hipoglucemia. Uso de un calzado adecuado en prevención de un posible pié diabético. 5º) Ejercicio y vasculopatía periférica: Es muy habitual que éstos pacientes presenten signos y síntomas de arteriosclerosis y coronariopatias por lo que se aconseja prueba previa. El ejercicio habitual es andar ó bicicleta. Se aconseja iniciar periodos de corta duración 10-15 minutos dos veces en el dia hasta llegar a 40-60 minutos cada 24 h. 6º) Ejercicio y lesión medular: Hay menos musculatura funcionante y menor demanda aeróbica. Lesiones en D6 cuidado con FC máxima entre 110-130 lpm. Lesiones cervicales altas y torácicas controlar flujo venoso en piernas y abdomen, se reduce la precarga, volumen latido y gasto cardiaco. Ausente dolor anginoso en tetraplejicos e hipotensión severa. 7º) Ejercicio y síndrome post-polio: Responden al entrenamiento aeróbico. El entrenamiento con resistencia puede mejorar la fuerza. 8º) Ejercicio y esclerosis múltiple: El entrenamiento aeróbico mejora la situación cardio-vascular y se gana fuerza en entrenamiento con resistencia. 9º) Ejercicio y cáncer Mejora el psiquismo y la función inmune. Usar intensidad baja en ejercicio aeróbico No usar pesos en neoplasias óseas. 10º) Ejercicio y embarazo: No hay pruebas que se tenga que limitar la intensidad del ejercicio. Autorización médica es aconsejable y uso de baja intensidad. Contraindicaciones: -HTA gravidica -ruptura pretermino de membrana -cervix incompetente -sangrado persistente en 2-3º trimestre -retraso crecimiento uterino 11º) Ejercicio en infancia: Evitar sobrepeso en placas epifisarias. Programa aeróbicos graduales y evitar extenuación. Evitar cargas máximas con resistencias. 12º) Ejercicio y el anciano: Individualizar por salud y objetivos. Cortos periodos. Control de la FC en mayores de 65 años. Uso de resistencias con cargas mínimas. Mejora el riego de caída y mejora la calidad de la marcha. Objetivo mantener la movilidad articular funcional Cambios fisiológicos asociados a envejecimiento, inactividad y ejercicio: Variable fisiológica envejecimiento inactividad ejercicio Capacidad aeróbica: VO2 máx. - - + Diferencia artero-venosa de O2 - - + - = = Función Cardio-respiratoria: FCMx Gasto cardiaco Máx. - - + Volumen latido Máx. - - + PA en reposo + + - Masa grasa + + - Masa magra - - + Masa ósea - - + Fuerza muscular - - + Nº fibras musculares - = = Tamaño fibra muscular - - + Capacidad oxidativa muscular - - + - = = Función motora-esquelética: Función neurológica: Velocidad de conducción nerviosa BIBLIOGRAFIA: 1. Firman Guillermo O.: Fisiología del ejercicio físico. Cátedra de fisiología humana. Facultad de Medicina de la UNNE. 2. Astrand, R: Fisiología del trabajo Físico.3ª Ed.1992. Ed.Panamericana 3. Guyton. Tratado de fisiología médica. 8ª Ed. 1991. Ed. Interamericana Mc Graw Hill 4. Miranda Mayordomo,J.L.: Rehabilitación Médica.2004. Grupo Aula Médica 5. Diversos autores. Manuel Sermef de Rehabilitación y Medicina Física 2006. Ed.Panamericana. 6. Tallón Moreno, R: Temas de clase de Rehabilitación y Rehabilitación Clínica. 2011. Facultad de Medicina. Sevilla Posibles temas a exponer por los alumnos en los Seminarios de la asignatura para el curso 2012-2013. Estudio metabolismo del ejercicio: Sistema ATP-CPK Glucólisis anaerobia Acción aeróbica Síndrome de adaptación al ejercicio (cambios estructurales y funcionales) Adaptaciones: Metabólicas Circulatorias Cardiacas Respiratorias Sangre Medio Interno Efectos del entrenamiento sobre: Ap. Locomotor Corazón y Circulación Respiración Respuestas fisiológicas al: Ejercicio Dinámico Ejercicio Estático Beneficios del ejercicio aeróbico Adaptación al ejercicio aeróbico Cambios fisiológicos asociados al envejecimiento Cambios fisiológicos asociados a la inactividad Cambios fisiológicos asociados al ejercicio Ejercicio y Salud Ejercicio en Prevención Primaria y Secundaria en Cardiología Ejercicio y Presión Arterial Ejercicio y Lípidos Ejercicios y Obesidad Ejercicio y Diabetes Ejercicio y Tabaco Ejercicio e inactividad física Ejercicio y Estrés Ejercicio y Ap. Locomotor Ejercicio y patología músculo-esquelética Ejercicio e Inmunidad Ejercicio y Cáncer Ejercicio y trastornos del Sueño Ejercicio y Embarazo Ejercicio y Vasculopatía Periférica Ejercicio y Lesionados medulares Ejercicio en EM, ELA, AVC… Ejercicio en la Infancia Ejercicio en el Anciano