Durante el
ejercicio el musculo esquelético satisface sus demandas energéticas utilizando
sustratos que proceden de las reservas del organismo gracias a la ingestión
diaria de nutrientes. Los sustratos energéticos de los que el musculo
esquelético obtiene energía para transformarla en energía mecánica o
estática son , las grasas y los hidratos
de carbono. Las proteínas actúan en ocasiones como sustratos energéticos
actuando en síntesis de tejidos, síntesis de hormonas, síntesis de enzimas,
etcétera.
Existen tres mecanismos de producción de
energía
Anaeróbico aláctico o Sistema de los fosfágenos: los
sustratos utilizados para la producción de energía necesaria para la
contracción muscular son el ATP y la PC. Dicha energía nos asegura la actividad
muscular durante los primeros segundos de trabajo. Es el sistema que responde
con mayor rapidez.
Anaeróbico
láctico (glucolisis láctica o anaeróbica): el principal sustrato utilizado es
el glucógeno muscular, aparte del ATP y la PC y brinda alrededor de 50-80
segundos de trabajo muscular.
Aeróbico u
oxidativo(glucolisis aeróbicas y lipolisis): los que proporcionan la energía
son el glucógeno(muscular y hepática) y los ácidos grasos, dependiendo la mayor
aportación del glucógeno, dependiendo la
mayor aportación de uno u otro de la intensidad y la duración del ejercicio es
decir a menor intensidad y mayor
duración, mayor aportación del glucógeno ya menor intensidad y mayor duración
mayor contribución de los ácidos grasos. Este sistema comienza a ser mas
predominante a partir de los 2 minutos de trabajo.
Oxidación de los
hidratos de carbono durante el ejercicio:
Los hidratos de
carbono y en concreto en nuestro organismo, la glucosa, nos permiten la
posibilidad de obtener energía tanto en condiciones aeróbicas como en
condiciones anaeróbicas. Es el único sustrato que la célula es capaz de
utilizar para obtener energía con o sin la presencia de oxigeno.
Cuando pasamos
de una situación de reposo a una de ejercicio, la glucosa almacenada tiene que
ser movilizada para poder resintetizar el ATP que va utilizando en la
contracción muscular. El proceso por el cual el glucógeno va desprendiendo
moléculas de glucosa para ser utilizadas( bien en la propia célula, como en el
caso del musculo, bien por otras células como con el glucógeno hepático) es la
Glucogenólis.
Esta regulado por la
fosforilasa, que se activa fundamentalmente por un aumento en la concentración
sanguínea de adrenalina y un descenso de la cantidad celular de ATP.
Glucogenólis hepática. En el caso del hígado, la glucosa-6P resultante de la
hidrolisis del glucógeno se transforma en glucosa gracias a la acción de la
glucosa-6-fosfatasa, enzima de la que carece el musculo esquelético(motivo por
el que la glucosa no puede abandonar la célula muscular una vez que ha entrado
y se ha fosforilado) y sale de nuevo a la sangre circulante. El objetivo fundamental de la glucogenólisis
hepática es mantener la glucemia en
cifras normales. Parte de esta glucosa hepática que sale a la sangre será
captada por la célula muscular ya que el musculo esquelético es el principal
tejido que capta y utiliza la glucosa circulante durante el ejercicio. Si la
tasa de utilización de la Glucosa
hepática, la glucemia disminuye, lo que se manifiesta con diversos
síntomas como consecuencia fundamentalmente, de reducir el aporte energético al
sistema nervioso. Este fenómeno es especialmente importante en los ejercicios
de mas de dos o tres horas de duración.
Glucogenólis
muscular. La glucosa-6-fosfato procedente del glucógeno muscular entra en la
vía metabólica de la glucolisis. La carencia de la enzima fosfatasa hace que la
glucosa no sea capaz de abandonar la célula muscular, por lo cual se utiliza
directamente como fuente energética propia en el proceso catabólico de la
glucolisis.
Oxidación de
grasas durante el ejercicio
Los principales
estimulo lipolíticos al inicio del ejercicio en el hombre son el aumento de la
concentración de adrenalina y la disminución de la de insulina circulantes. La
tasa lipolítica depende en parte de la capacidad de la sangre para transportar ácidos
grasos o lo que es lo mismo de la concentración
sérica de albumina, ya que los ácidos grasos libres en plasma van transportados
por esta proteína plasmática. Por otra parte
depende del flujo sanguíneo en el tejido adiposo del proceso de reesterificación en los
adipocitos. El aumento del flujo sanguíneo al tejido adiposo durante el
ejercicio favorece enormemente la movilización de los ácidos grasos. Al mismo
tiempo, parece que esta regulación
vascular esta mediada por la adenosina y que es secundaria a eventos conectados
con la lipolisis.
La lipolisis de
los triglicéridos almacenado se lleva a cabo por acción de la enzima denominada
lipasa hormona sensible (LHS) el cual como acabamos de mencionar se activa por
la presencia de concentraciones elevadas de adrenalina y noradrenalina y
concentraciones bajas de insulina. Recientemente se ha demostrado que el cortisol potencia la
actividad de esta enzima. La LHS cataliza la reacción de triacilglicerol a
diacilglicerol y monoacilglicerol. La
hidrólisis del tercer acido graso esta catalizada por la LHS así como por una
monoacilgicerol lipasa, lo que garantiza que la lipolisis sea completa. Como
resultado de la lipólisis, se liberan al torrente sanguíneo ácidos grasos y
glicerol. Los primeros se transportan hasta el tejido muscular unidos a la albumina, y el glicerol
lo encontramos disuelto en el plasma. El glicerol derivado de la hidrólisis de
los triglicéridos puede dirigirse al hígado para constituir un sustrato
gluconeogénico o entrar en la célula muscular e incorporarse a la glicolisis
anaeróbica. Los ácidos grasos deben ir transportados por la albumina para poder
ser solubles en la sangre, formando un complejo acido graso- albumina que se
conoce con el nombre de acido graso libre (AGL).
El ejercicio
prolongado y su concomitante aumento de la concentración plasmática de AGL dan
como resultado un incremento neto en el contenido de lípidos intramusculares en
los músculos no ejercitantes.
Gluconeogénesis
y Oxidación del lactato durante el ejercicio:
Gluconeogénesis:
Durante varias
décadas la opinión general ha sido que
la célula muscular no es capaz de sintetizar glucosa a partir de lactato. Sin
embargo desde la década de los setenta aparecen estudios que confirman que el
musculo esquelético puede efectivamente convertir el lactato en glucógeno. La
conversión de lactato en glucógeno muscular es mas importante en las fibras
glicolíticas(tipo II) que en las fibras oxidativas de contracción lenta(tipo
I). Este ultimo tipo de fibras oxida
fundamentalmente lactato.
Los estudios de
Bangsbo y cols. Indican que en la
primera hora de recuperación la reconversión del lactato en glucógeno
constituye entre 13 y un 16% de la síntesis total de glucógeno después de
ejercicios breves de elevada intensidad.
La fracción de
lactato que se convierte en glucógeno durante la recuperación depende en gran
medida de la concentración de lactato alcanzada en la célula muscular, de
manera que cuanto mayor sea esta, mas favorecida se ve la conversión del
lactato en glucógeno. Uno de los factores que favorecen este evento es el bajo
pH que acompaña a las concentraciones elevadas de lactato en la célula
muscular, circunstancia que frena la salida de lactato de la célula manteniendo
elevadas las concentraciones intracelulares, lo cual favorece la resíntesis de
glucógeno.
Oxidación del
lactato:
En condiciones
de reposos la cantidad de lactato que se aclara mediante oxidación constituye
el 50% del lactato liberado a la sangre, mientras que durante el ejercicio la
fracción de lactato que se aclara mediante oxidación aumenta hasta un 75-80%.
En la mayoría de los casos este es el principal destino del lactato durante la
recuperación. Cuanto mayores sean las
concentraciones de lactato alcanzadas mas importantes tendrá el componente gluconeogénico.
La adrenalina puede tener un importante efecto en el consumo neto de lactato
por el musculo en contracción debido probablemente a la estimulación de los
receptores beta adrenérgicos del musculo.
El mecanismo de
oxidación del lactato en otras células musculares es mas acentuado si el
proceso de recuperación se realiza de forma activa, es decir si estamos
realizando un ejercicio de intensidad baja o moderada en lugar de
permanecer en reposo. Este mecanismo
permite realizar una especie de redistribución
de las reservas de hidratos de carbono existentes en la musculatura
esquelética pues la glucosa-6-P no tiene posibilidad de abandonar la célula
muscular. Por otra parte, cuanto mas lactato sea reoxidado por las células
musculares, menor cantidad ira destinada a la resíntesis de glucógeno dentro
del propio musculo.
Interrelación de
los sistemas energéticos durante el ejercicio:
Los diferentes
sistemas energéticos (anaeróbico alactico, anaeróbico láctico y aeróbico) no
actúan de forma independiente cuando un individuo realiza ejercicio a su máxima
intensidad.
Cada uno de los
tres sistemas energéticos está contribuyendo a las necesidades energéticas
totales del organismo. Lo que ocurre es que en los diferentes tipos de
ejercicios, y sobre todo en función de la intensidad predomina un sistema sobre
los otros, excepto en las circunstancias en las que se producen transiciones de
la predominancia de un sistema energético a otro.
Factores que
determinan la utilización de los diferentes sustratos durante el ejercicio:
La regulación de
la elección del combustible durante el ejercicio no está totalmente aclarada.
Si bien pensaba que el principal mecanismo regulador era el ciclo glucosa-AGL,
basado en que la oxidación de los ácidos grasos de lugar a un aumento de la
concentración de acetil CoA, lo cual, a su vez, inhibe la piruvato
deshidrogenasa, en la actualidad se piensa que es mas bien la disponibilidad de
glucosa la que regula la oxidación de los ácidos grasos actuando sobre la enzima carnitin palmitil
transferasa1, que regula la entrada de los grupos acil en la mitocondria.
Los hidratos de
carbono (glucógeno) y las grasas (triglicéridos) son los combustibles mas
importantes, tanto en reposo como durante el ejercicio. Aunque también los aminoácidos son oxidados
durante el ejercicio y contribuye al aporte energetico, su contribución es
mínima. Incluso en situaciones extremas, la oxidación de aminoácidos representa
únicamente una fracción relativamente pequeña de la utilización total de
sustratos .
De acuerdo a la
duración del ejercicio:
En los
ejercicios de intensidad baja o moderada las grasas irán ganando protagonismo
como principal sustrato energético según va avanzando el ejercicio y la
oxidación de los hidratos de carbono va siendo menor.
La
disponibilidad de glucógeno muscular es uno de los principales determinantes
para que, según progresa la duración del ejercicio, aun manteniéndose una misma
intensidad submaxima, las grasas junto con la glucosa circulante, vayan
aumentando su aportación al gasto energético total.
De acuerdo a la
intensidad del ejercicio:
Los mecanismos
por los cuales las células musculares seleccionan los sustratos que van a
utilizar en cada situación son complejos. En general los AGL constituyen el
principal sustrato energético en reposo y durante el ejercicio de baja
intensidad. No obstante el retardo en la movilización de las reservas de grasa
y en el transporte de los AGL implica cierta utilización de hidratos de carbono
incluso a intensidades de ejercicio bajas, al menos en fases iniciales. Según
aumenta la intensidad del ejercicio,
aumenta la oxidación de grasas hasta intensidades correspondientes al 65% del
VO 2mas.
A intensidades
de trabajo muy elevadas la utilización aerobica del glucógeno hepático y
muscular se va haciendo progresivamente más importante, quedando la utilización
anaeróbica de la glucosa y la PCr para intensidades de trabajo mas elevadas.
El motivo por el
cual a intensidades mas elevadas predomina la energía procedente de los
hidratos de carbono no se conoce completamente, si bien un factor pudiera ser
la velocidad de los procesos catabólicos de los diferentes sustratos.
De acuerdo al
tipo y/o modalidad del ejercicio:
Ejercicio
aeróbico a intensidades bajas (30-40% VO2 máx.)
* VO2 máx. à
Cantidad máxima de oxigeno que el organismo puede consumir. Parámetro que nos
permite medir la capacidad cardiovascular de un individuo.
En este tipo de
ejercicio utilizamos básicamente ácidos grasos (AG) procedentes del músculo, en
un primer instante y del tejido graso después. La durada del ejercicio es
fundamental, ya que los AG del tejido graso pueden tardar hasta 20 minutos en
llegar al músculo, donde se metabolizarán. Además, cuando se inicia la
contracción muscular es inevitable que se utilicen reservas de ATP (Adenosina
Trifosfato, compuesto final de donde obtendremos la energía y que se obtiene a
partir de los distintos sustratos energéticos) procedentes de la fosfocreatina
y el glucógeno muscular. Sólo por el mero hecho de que llegue el impulso
nervioso de activación de la célula muscular ya se activa la degradación de
glucógeno. Pero como la intensidad no es alta, rápidamente se utilizarán los
AG, que frenarán la glicólisis (degradación de glucógeno para convertirlo en
glucosa).
Ejercicio
aeróbico a intensidades medias (50-65% VO2 máx. y que dura entre 60 y 120
minutos)
En estos casos,
la energía se obtiene:
- 40-60% de las grasas, de las
cuales:
- 50% aprox. de los triglicéridos
(TG) intramusculares.
- 50% aprox. de los AG del tejido
graso.
- 40-60% de los hidratos de
carbono (glucógeno muscular o glucosa plasmática).
La durada del
ejercicio es fundamental, ya que a medida que progresa el ejercicio aumenta la
contribución de los AG plasmáticos y disminuye el consumo de hidratos de
carbono. Como ya hemos comentado, cuando se inicia la contracción también es
inevitable que se inicie la degradación de glucógeno muscular. Pero como el
consumo de hidratos de carbono es, como mínimo, del 40%, si el ejercicio dura
mucho tiempo el glucógeno muscular se agotará (las reservas son limitadas), y
entonces pasaremos a utilizar glucosa plasmática, que provendrá de:
- Glucógeno hepático (reservas de
glucosa en el hígado).
- Gluconeogénesis hepática (síntesis de
glucosa en el hígado).
También es
importante mencionar que las proteínas musculares contribuyen en el aporte
energético cuando el ejercicio se alarga mucho tiempo.
Ejercicio en el
umbral anaeróbico y anaeróbico (65-95% VO2 máx.)
En este caso se
utilizan preferentemente glucógeno muscular y glucosa plasmática. Las grasas
contribuyen, pero muy poco. La contribución de glucógeno muscular en el gasto
energética es de forma exponencial respecto a la intensidad del ejercicio. Esto
hace que en ejercicios de este tipo, a más intensidad, más rápidamente se
agotan las reservas de glucógeno muscular y, cuando esto pasa, es la glucosa el
sustrato de donde se pasa a obtener la energía. Como hemos visto, esta glucosa
proviene del hígado, ya sea por la degradación de glucógeno hepático o por la
gluconeogénesis. Si el ejercicio continúa durante unas horas, puede ser que la
síntesis de glucosa sea insuficiente, y entonces será cuando aparecerá la
fatiga.
En este tipo de
ejercicios, la fatiga puede aparecer por:
- Agotamiento del glucógeno muscular,
ya que cuando se agota se tienen que usar otros sustratos:
- Los AG no permiten estas
intensidades de ejercicio, y provocan una frenada brusca, que se conoce como el
“muro” en las maratones.
- Si los niveles de glucosa en sangre
lo permiten, el músculo utilizará glucosa plasmática, pero no podrá trabajar a
intensidades superiores al 74% del VO2 máx.
- Hipoglucemia: se produce cuando
la velocidad de consumo por parte del músculo y otros tejidos es superior a la
velocidad de producción. Es imposible continuar el ejercicio a estas
intensidades. Normalmente implica detener-se completamente.
Ejercicio breve
de alta intensidad (próximo al 100% VO2 máx.)
Se trata de un
ejercicio anaeróbico total, y se utilizan como combustibles:
- ATP y fosfocreatina.
- Glucosa-6-Fosfato (derivada de la
degradación de glucógeno muscular).
No se puede
mantener más allá de unos 6 minutos, y la fatiga aparece como consecuencia de una
acumulación de protones, que provoca una acidosis metabólica. No se llega a
agotar el glucógeno muscular, ya que se para antes la glicólisis. Aún así,
debemos tener presente que si repitiéramos el ejercicio muchas veces sin
recuperar las reservas de glucógeno, sí que podríamos llegar a agotarlo.
Ejercicios de
fuerza:
Este tipo de
ejercicio, clásicamente se ha considerado como un tipo de trabajo que sólo
consumía fosfocreatina, pero estudios recientes muestran la contribución
importante del glucógeno muscular.
Bibliografia
FERNÁNDEZ GONZÁLEZ, I., LÓPEZ ERQUICIA, B. Y MORAL GONZÁLEZ, S.
Manual de
aeróbic y step
En el
texto: (Fernández
González, López Erquicia and Moral González, 2004)
Bibliografía: Fernández González, I., López
Erquicia, B. and Moral González, S. (2004). Manual de aeróbic y step.
Barcelona: Federación Española de Aeróbic.
LÓPEZ CHICHARRO, J. Y
FERNÁNDEZ VAQUERO, A.
Fisiología
del ejercicio
En el
texto: (López
Chicharro and Fernández Vaquero, 2006)
Bibliografía: López Chicharro, J. and Fernández
Vaquero, A. (2006). Fisiología del ejercicio. Madrid: Médica
Panamericana.
WILMORE, J. H. Y COSTILL,
D. L.
Fisiología
del esfuerzo y del deporte
En el
texto: (Wilmore and
Costill, 2004)
Bibliografía: Wilmore, J. and Costill, D. (2004). Fisiología
del esfuerzo y del deporte. Barcelona: Editorial Paidotribo.
UTILIZACION
Y RECUPERACION DE LOS SISTEMAS ENERGETICOS DURANTE Y DESPUES DEL EJERCICIO,
citado en Efdeportes.com el 05 de abril
de 2016, recuperado en http://www.efdeportes.com/efd177/recuperacion-de-los-sistemas-energeticos.htm
Ivan M. Publicado el 25 de diciembre de 2014, sistemas Energeticos- parte 1 de 2, recuperado en
https://www.youtube.com/watch?v=MzKe_WRqbjg
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