caracteristicas fisiologicas del VO2 max

Bases Fisiológicas del entrenamiento de endurance
Dr Argemi Ruben
El trabajo físico requiere de la utilización de energía. Como vimos en otros capítulos
hay una sola sustancia capaz de entregar esa energía al músculo: ATP. Los sistemas de
regeneración de ATP. Son clásicamente 3. El sistema aeróbico y los sistemas
anaerobicos lacticos y alacticos. Claramente el sistema aeróbico necesita de la
presencia de oxigeno para la obtención de energía a partir de azucares, grasas y
proteínas. Los sistemas anaerobicos si bien no utilizan oxigeno en el esfuerzo para
entregar energía si lo utilizan durante el proceso de recuperación. El sistema anaeróbico
alactico cuya sustancia mas importante es la Fosfocreatina, después de dar energía para
resintetizar ATP, se desdobla en Fosforo inorganico y creatina. La creatina va hacia la
mitocondria para ser resintetizada en fosfocreatina a travez del ATP intramitoncondrial
formado en la fosforilación oxidativa. Es decir que en definitiva se resistetiza en forma
aeróbica. EL acido láctico formado en la glucolisis rápida o anaeróbica, ante la
disminución del esfuerzo se resintetiza en piruvico para ser utilizado en la via oxidativa
o resintetizado como glucosa. En definitiva siempre termina siendo catabolizado
finalmente en el sistema aeróbico.
Además hay que tener en cuenta que una determinada intensidad de trabajo tiene una
utilización constante de energía. A su vez cada gramo de azucares, grasa o proteínas
entrega cantidades constantes de energía e utilizada cantidades constantes de oxigeno.
Por lo que cualquier intensidad de ejercicio utiliza una cantidad de oxigeno que varia
casi nada entre intensidades diferentes de trabajo y muy poco entre diferentes personas.
Esto es que para recorrer una distancias cualquier atleta a cualquier velocidad va gastar
una cantidad similar de energía y utilizar una cantidad similar de oxigeno. Ejemplo,
para recorrer un kilometro se gasta 1 kcal por kilogramo de peso. Esto es a cualquier
velocidad y en cualquier persona independientemente del nivel de entrenamiento.
Dentro de la variabilidad biológica de cualquier fenómeno.
Queda claramente expresado que el oxigeno es una variable de extrema importancia a la
hora de evaluar el aporte energético para el trabajo muscular. Ahora si dos atletas gastan
lo mismo para realizar un esfuerzo. En que varia el rendimiento deportivo.
(limitándonos a hablar de utilización de oxigeno y no de variables fe fuerza,
psicologicas, coordinativas , técnicas etc.). El rendimiento deportivo va a variar de
acuerdo a la posibilidad de utilizar mayores volúmenes de oxigeno durante la carrera.
Dos atletas que comienzan a realizar un esfuerzo progresivo van utilizando el mismo
oxigeno, y va aumentando la utilización de oxigeno en ambos, a medida que la
velocidad de carrera es mayor. Sucesivamente a cada aumento de velocidad va
aumentando el oxigeno utilizado. Hasta que en un momento un atleta va a detener su
carrera debido a que llegó a su máxima posibilidad de obtener oxigeno (Fig 1 Atleta A),
mientras que el otro puede seguir aumentando la velocidad por que su utilización sigue
en aumento (Fig 1 Atleta B). Se detendrá cuando llegue a su máximo. Cuando un atleta
mas nivel de utilización de oxigeno tenga mayor nivel deportivo tendrá por que
alcanzará desde el punto de vista aeróbico mayor velocidad de ejecución.
Consumo de Oxigeno
Atleta B
Atleta A
Intensidad de Carrera
Figura 1: Aumento de consumo de Oxigeno en esfuerzo de aumento progresivo, en dos atletas de
diferentes niveles de rendimiento aeróbico. Atleta A: menor rendimiento. Atleta B: Mayor Rendimiento
La cantidad de oxigeno que un atleta es capaz de utilizar en el esfuerzo depende de dos
elementos. Uno CENTRAL o de TRANSPORTE, que es la cantidad de oxigeno que es
capaz de circular y llegar a los músculos. Tiene que ver con la cantidad de sangre que es
bombeada por el corazón y la calidad de la sangre que es quien transporta el Oxigeno
(O2) unido a la Hemoglobina (Hb) de los glóbulos rojos.
La cantidad de sangre que bombea el corazón se denomina Volumen Minuto (VM) o
Gasto cardíaco y depende: 1.-la cantidad de sangre que el corazón bombea en cada
contracción o latido. Esto tiene el nombre de volumen sistólico (VS) por ser la cantidad
de sangre que el corazón bombea en lo que se denomine sistole cardíaca. (Diastole es el
período de relajación del corazón).
2.—La cantidad de veces que se contrae el corazón por minuto,
denominado Frecuencia Cardíaca.
La calidad de la sangre se mide como la cantidad de oxigeno que el músculo puede
extraer de la sangre cuando pasa por sus capilares. La cantidad de oxigeno máximo que
el musculo puede extraer depende la cantidad de oxigeno que la sangre transporta, y
esto es proporcional con la cantidad de Hb que la sangre tiene. La cantidad de sangre
que extrae el músculo es la diferencia en el volumen de oxigeno que hay entre el O2 de
las arterias que entran al músculo y el O2 de las venas que salen de los músculos. Por lo
que esto se denomina Diferencia Arteriovenosa de Oxigeno (Dif A-V de O2).
Por lo antes dicho el Consumo Máximo de Oxigeno (VO2 max) se manifiesta por la
siguiente formula:
VO2 max : VM x Dif A-V O2
Donde:
VM : VS x FC
Donde: Vo2 max: Consumo máximo de Oxigeno
VM: Volumne minuto
Dif A-V O2 : Diferencia Arteriovenosa de oxigeno
FC: Frecuecnia Cardíaca
Como deciamos el O2 participa del catabolismo de las diferentes sustancias que aportan
energía. De así que tanto los azucares como las grasas mas el O2 terminan produciendo
dioxido de carbono (CO2) mas agua (H2O). Las proteínas además eliminan el grupo
amonio.
La relación entre el Co2 producido y el O2 consumido se denomina cociente
respiratorio (CR).En la utilización aeróbica de azucares, por cada molecula de O2
consumida se libera una molécula de CO2, por lo que el CR es igual a 1. En la
utilización aeróbica de las grasas el CR es de 0.7, es decir 0.7 moléculas de CO2 cada
una de O2. Como vimos en bioenérgética en el metabolismo anaeróbico de la glucosa
(glucolisis rápida), parte de la glucosa se convierte en acido lactico. Como el ácido
láctico es un ácido muy fuerte, es decir, que disocia mucho al ión H+; las células tienen
un sistema de amortiguación del H+ llamado sistema Buffer. El principal es el
consistente en una molécula de bcarbonato de sodio, que le sede el sodio al lácido
láctico (formando la sal lactato de sodio) y el bicabonato toma el H+ transformandose
en acido carbonico. Esta sustancia es igualmente acida pero es catabolizada por la
enzima anhidrasa carbonica que disocia el acido carbónico en CO2 y H2O. Según
ecuación:
Ac Láctico + bicarbonato de Na (CO3HNa) → lactato de Na + ac carbonico (CO3H2)
Acido Carbonico (CO3H2) → CO3H2
Si volvemos a la estructura de la figura 1 con un esfuerzo de tipo progresivo; al
comienzo del mismo tendremos una una elimnación de dioxido de carbono(VCO2)
proporcional al consumo de oxigeno. AL comienzo de la actividad debido al consumo
de grasas, el VCO2 será menor que el VO2, por lo que el cociente respiratorio será
alrededor de 0.80. (fig 2 fase 1). Luego si la velocidad aumenta comienza a utilizarse
mayor porcentaje de glucosa lo que hace que el cociente respiratorio va aumentando
levemente. (Fig 2 Fase2). En estas dos fases ademas se produce un aumento muy leve
del nivel de acido láctico en sangre, que nunca supera los 4 mmol por litro de sangre.
Si la velocidad sigue aumentando,l hay un momento donde la producción de acido
láctico supera la remoción, por lo que hay un aumento brusco del acido láctico en
sangre, tranformandose en un curva de aumento geometrico. Este aumento del acido
láctico en sangre, es amortiguado por el bicarbonato por lo que hay producción de CO2
proveniente del metabolismo anaeróbico. Es decir que al CO2 producido a nivel
mitocondrial por el metabolismo aeróbico, se le suma el producido por el bicarbonato.
Esto hace que el VCO2 sufra un aumento proporcional al aumento del acido láctico.
Con dos concecuencias, aumenta desproporcionalmente con respecto al VO2, y el
cociente respiratorio va a ser mayor de 1. Es decir hay mas producción de CO2 que
consumo de O2. (Fig 2 fase 3).
Fase 1
Fase 2
Fase 3
VCO2
VO2
Ac Láctico
Velocidad
Figura 2: Esfuerzo de aumento progresivo. Curvas de respuesta simultanea de VO2,
VCO2, y acido láctico.
Por último a este esquema le vamos a agregar la frecuencia cardíaca.
Caraterísticamente tiene un aumento lineal, proporcional al aumento del consumo
cardíaco en una primer etapa (Fig 3. fase 1 y fase 2). Posteriormente pierde esta
linearidad, aunque sigue aumentando no lo hace en la misma magnitud. Veremos que
sobre esta perdida de linearidad hay una gran discución.
Fase 1
Fase 2
Fase 3
VO2
FC
Velocidad
Fig: 3. Esfuerzo de intensidad progresivo. Relación entre VO2 y Frecuencia
cardíaca
Existe gran discución mundial, acerca de la relación temporal de estas modificaciones
fisiologicas y bioquímicas, y su implicancia en entrenamiento deportivo. Además la
bibliografia esta abarrotada de terminologias diferentes que a veces hablan de lo mismo
pero crean una gran confución.
Skinner en el sistema trifasico define la existencia de 2 umbrales. Umbral aerobico entre
fase 1 y fase 2. Umbral anaerobico entre fase 2 y fase 3. el umbral aerobico se define
como la intensidad a la cual el acido lactico aumenta por encima de los valores de
reposo, y por encima de este umbral el acido lactico es mayor que a la de reposo pero la
producción y remoción estan igualadas. El umbral anaerobico es a la intensidad a la cual
el acido lactico se dispara 8es decir tien un aumento exponencial) y por encima de estas
intensidades la producción es mayor a la remoción.
Haremos una esquematización de estas variables, una comparación de terminología y su
aplicación en el campo del entrenamiento deportivo.
Desde el reposo hasta el punto de máximo consumo de oxigeno, mas allá los diferentes
fenómenos fisiológicos, y de las diferentes proporciones de producción de energía
anaeróbica producida (objetivable a través de la formación de ácido lactico), debe
considerarse que estamos en presencia de área de trabajo aeróbica.
Dentro de toda esta aréa de trabajo o entrenamiento aeróbico vimos que se pueden
diferencias 3 areás (para algunos 4) que hemos definido como fase. Este nombre no es
con el objetivo de crear nueva terminología sino para no definir previamente ninguna.
El fenómeno mas importante se produce entre la fase dos y la fase tres, donde los
parámetros fisiólogicos y bioquímicos cambian bruscamente y en forma notoria. Por un
lado el acido lactico deja de aumentar lentamente para hacerlo bruscamente, y a partir
de aquí hay una acumulación por un desequilibrio entre la producción y la remoción.
Esto lleva aparejado un aumento brusco de la producción de CO2 y el aumento del
cociente respiratorio resultante. En un momento cercano (para algunos entre 1 y 2
minutos antes) se produce la perdida de la linearidad de la FC, empieza a aumentar mas
lentamente.
Todos los cambios se producen en una zona que fue definida por diferentes autores y
con diferentes nombre. Skinner y Mac Lellan la definen con el nombre de umbral
anaeróbico, y dicen que “se produce un aumento abrupto de la concentración de lactato
durante un ejercicio gradual, que se produce a un valor promedio de 4 mmol de lactato
en sangre”.
En 1967 Wasserman define a l umbral anaeróbico como “ la intensidad de ejercicio
físico por enzima de la cuál empieza a aumentar de forma progresiva la concentración
de lactato en sangre a la vez que la ventilación se intensifica también de una manera
desproporcionada con respecto al oxigeno consumido”.
A este punto Sjodin y Jacobs (1981), lo definen como punto de acumulación de acido
láctico en sangre (OBLA, del inglés, onset blood lactic acumulation). Y se define como
que no siempre se produce a 4 mmol de acido láctico, sino que esto es solo el promedio
pudiendo encontrase valores mayores y menores.
Wasserman planteó en 1977,que hay un punto donde el CO2 pierde linearidad y
relación con VO2, hecho despues verificado y Orr en 1982 lo denomina Umbral
Ventilatorio 2 ( o Umbral Ventilatorio de Wasserman).
Por último, Conconi (1982) calculó el umbral anaeróbico a travez de la relación entre la
velocidad de carrera y la frecuencia cardíaca, definiendo como umbral el punto donde se
pierde la relación lineal y la frecuencia cardíaca aumenta en menor grado. Este método
esta sujeto a controversias entre los investigadores. Pero podríamos decir, que el
quierbre de la frecuecnia cardíaca no se produce en todos los sujetos, sobre todo en
aquellos que no presentan buen nivel de preparación física. De todas formas cuando se
produce coincide con los niveles umbrales de acido láctico.
En definitiva la aparición del umbral anaeróbico (sea por acido láctico, ventilación o
frecuencia cardíaca), marca la división del esfuerzo aeróbico en dos fases, areas o
zonas: Baja intensidad aeróbica y alta o mediana intensidad aeróbica, sea por debajo o
por encima del umbral. Va a definir características del esfuerzo totalmente distintas y
objetivos de adaptación totalmente distintos. (Figura 4)
Aeróbico de baja
intensidad
Capacidad
aeróbica
Potencia
aeróbica
Aeróbico
de alta
intensida
Figura 4: Definición de diferentes zonas de trabajo.
El umbral anaerobico no divide a ejercico aerobico de anaerobico como su nombre
podría anunciar. Divide Aerobico bajo de Medio/alto.
Que diferencias podemos encontrar desde el punto de vista fisiológico en estas dos areas
o zonas de trabajo.
EL entrenamiento en la zona por encima del umbral, mejora lo que se denomina la
potencia aeróbica, es decir que aumenta el consumo maximo de oxigeno. Es un
entrenamiento basicamente de origen central. Como en esta zona de trabajo el acido
lactico no tiene un estado estable, es decir a velocidades estables por encima del umbral
anaeróbico, hay una mayor producción que remoción de ácido láctico por lo el acido
láctico aumenta en forma permanente. Lo que hace que estos trabajos sean imposibles
realizarlos en forma continua, deben ser siempre fraccionados. (intervalados o
intermitentes). Existe un permanente aumento de acido láctico (en promedio por encima
de los 4 mmoles). Con un aumento permanente de la ventilación y de la fracción
espirada de CO2. Hay adaptaciones perifericas ligadas basicamente a una adaptación a
la tolerancia al acido láctico y el funcionamiento de los sistemas buffer o de
amortiguación. (De todas forma no debe confundirse con el entrenamiento de tolerancia
láctica, llamado así a los trabajos de resistencia a la velocidad o anaeróbicos láctasidos,
donde la tolerancia se lleva a la máxima expresión).
Los trabajos por encima del umbral, pueden ser copntinuos y trabajan sobre todo
en la respuesta mitocondrial y enzimatica al ejercicio.
Los trabajos por encima del umbral solo pueden ser intervalados, y trabajan en
dos aspectos fisiologivcos basicos. El sistema central : la bomba dcardiaca; y
periféricamente a traves de la formación de acido láctico por las fibras rapidas y la
remocion del mismo por las fibras intraesfuerzo y durante la pausa.
La potencia láctica o consumo máximo de oxigeno es una valencia física determinada
básicamente por la genética, que se desarrolla intensamente hasta los 15 años, y que
luego es difícilmente mejorable, hablan los investigadores que es mejorable solo en un
20 a 30 por ciento.
De que depende la zona umbral. La zona umbral depende de la capacidad que tiene el
sistema enzimatico mitocondrial de utilizar el oxigeno que es enviado por la sangre.
Modificable por entrenamiento aeróbico de baja intensidad hasta un 300 %, y a
cualquier edad. Es lo que algunos denominan trabajo periferico o enzimatico. Y en
realidad es su nivel lo que determina el rendimiento deportivo (no el VO2), en todos los
deportes con pelota, los deportes de contacto y los deportes ciclicos de mas de 10
minutos. La mejoría del umbral se produce en trabajos por debajo de este en intensidad
y quizás apenas por encima. Lo que definiría a aquellos trabajos entre 2 y 5-6 milimoles
de lactato en sangre. Tambien definidas como cercano a un 55 o 80 % de la frecuencia
cardíaca máxima. O Entre el 65 al 85 % del consumo máximo de oxigeno.
Existe diferente terminología que define a las diferentes zonas de entrenamiento y sus
idferentes objetivos.
Si Tuvieramos que definir diferentes areas,zonas o fases de trabajo, deberiamos definir
entonces minimamente 4.
1.- Zona por dejajo del umbral aerobico: En general denominada REGENERATIVO.
Que tiene por función trabajos de recuperación despues de entrenamiento con niveles
medios y altos de acido láctico. Estos trabajos se hacen en general inmediatamente
después de entrenamientos anaeróbicos o aeróbicos de alta intensidad. Duran alrededor
de 20 minutos (sumando elongación) y tienen como principal función el consumo del
acido láctico residual por el metabolismo aeróbico.
Si se realiza como unica actividad es el trabajo lipolitico por excelencia.
2. Zona debajo de umbral: Llamada también de entrenamiento aeróbico de baja
intensidad. Va desde reposos a intensidad umbral. Los niveles de ácido láctico no
superan los 4 mmoles de concentración en sangre (con variación interindividual). La
frecuencia cardíaca en general no supera entre 65 y 85 %. No supera el 85 % del
consumo máximo de oxigeno.
La zona propia de entrenamiento AEROBICO de BAJA INTENSIDAD, es la que va de
2 a 4 mmol, y es denominada también Entrenamiento aeróbico de alta duración, o
SUBAERÓBICO. Es el mejor entrenamiento de mejoramiento de umbral.
En esta zona puede realizarse trabajo continuo, intervalado . Mejora básicamente el
desarrollo mitocondrial de las fibras lentas. Mejora la remoción de lactato.
3. Zona Entre umbral anaerobico y Vo2 max: Son trabajos que se realizan a cantidades
moderadas de lactato (entre 5 y 10 mmol). Solo pueden r4ealizarse de tipo intervalado.
Actuan sobre la producción y exigen la remoción de lactato de las fibras lentas. A pesar
de ejercicios de moderada intensidad por la exigencia sobre las fibras lentas trabajan
sobre la remocion y por lo tanto la transferencias a fibras lentas.
Pueden ser llamados zona 2-3, entrenamiento de alta intensidad aerobica. En algunos
deportes como la natación se dividen en dos areas de trabajo, entre 5 y 7 mmol y entre 7
y 10. Por ejemplo, superaerobico y vo2 max respectivamente.
Las altas intensidades de este trabajo aerobico no mejoran el vo2 sino que mejoran la
eficiencia mecanica. Es decir que van a correr a mayores intensidades utilizando el
mismo consumo de oxigeno.