Resumen Es importante comprender que todas las células y tejidos del cuerpo humano, en especial, las del tejido muscular estriado(o sea, las fibras musculares) necesitan obtener de manera continua e ininterrumpida la energía que asegura el cumplimiento de su actividad específica, es decir, el proces






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títuloResumen Es importante comprender que todas las células y tejidos del cuerpo humano, en especial, las del tejido muscular estriado(o sea, las fibras musculares) necesitan obtener de manera continua e ininterrumpida la energía que asegura el cumplimiento de su actividad específica, es decir, el proces
fecha de publicación18.01.2016
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Caracterización fisiológica de los sistemas energéticos en el atletismo

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*Profesora de Fundamentos Biológicos del Ejercicio Físico

UCCFD “Manuel Fajardo” La Habana

**Profesora del Departamento de Superación y Postgrado

UCCFD “Manuel Fajardo” La Habana

Técnica de la Comisión Nacional de atletismo

Dra.C. Gletechen Yaima Jiménez Fernández*

Dra.C. Mayra Vila Machado**

yaima@inder.cu

(Cuba)

 

 

 

 

Resumen

          Es importante comprender que todas las células y tejidos del cuerpo humano, en especial, las del tejido muscular estriado(o sea, las fibras musculares) necesitan obtener de manera continua e ininterrumpida la energía que asegura el cumplimiento de su actividad específica, es decir, el proceso contráctil y ello sólo se logra mantener gracias a los mecanismos de resíntesis de (ATP), los cuales serán abordados y explicados en este artículo; pero específicamente en el atletismo, el “Deporte Rey”.

          Palabras clave: Atletismo. Sistemas energéticos. Fisiología.

 

 

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EFDeportes.com, Revista Digital. Buenos Aires, Año 17, Nº 174, Noviembre de 2012. http://www.efdeportes.com/

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Introducción

    De acuerdo con Cañete (1991) “…Por todos es conocido que el atletismo tiene su surgimiento con la propia existencia del hombre, pues los movimientos naturales que este realizaba para su subsistencia como caminar, correr, saltar o lanzar, hoy día forman parte del sistema competitivo de este deporte; con sus correspondientes exigencias técnicas y debidamente reglamentadas”

    Al campo y pista se le ha denominado “Deporte Rey” y se debe a que el resto de los deportes o juegos deportivos toman de él, elementos esenciales para su preparación.

    El atletismo es un deporte que esta formado por un total de 47 disciplinas que se desarrollan en el campo o la pista según el caso. Este gran número de disciplinas se encuentran agrupadas según características en 5 áreas las cuáles serán detalladas a continuación.

    Pero para lograr tener resultados en cada una de estas áreas, se necesitan los cambios bioadaptativos. A diferencia de otras esferas de la actividad humana que se caracterizan por la adaptación necesaria a condiciones extremas, el deportista se adapta a condiciones cada vez más complejas. Cada etapa del largo perfeccionamiento deportivo, durante el año durante un macrociclo, cada una de las competiciones plantean al deportista la necesidad de saltar, de negar dialécticamente el nivel ya conseguido en las reacciones de adaptación, ello supone unas exigencias especiales para el organismo humano.

    En las actividades musculares típicas de los denominados “sprints”, caracterizados por una producción de fuerza cercana a la máxima, tales como las carreras de velocidad, así como en las modalidades de natación de distancias cortas (50 y 100 metros), es obvio de que la mayor parte de las necesidades energéticas se pueden satisfacer a expensas del sistema de los fosfágenos, así como por el lactácido.

Desarrollo

    De acuerdo con Platonov (1974) “el mantenimiento prolongado de un alto nivel de las reacciones de adaptación del deporte moderno caracteriza la etapa final de una larga preparación dónde es preciso mantener el nivel más alto logrado y comporta un carácter específico. El mas alto nivel de adaptación de los sistemas funcionales de los organismos como respuesta a excitantes, prolongados intensos y diversos puede ser mantenido tan solo si se aplican duras cargas de mantenimiento. Y surge en este punto el problema que consiste en buscar un sistema de cargas que permita mantener el nivel de adaptación alcanzado y que al mismo tiempo no provoque agotamiento y desgaste en las estructuras del organismo que son responsables de la adaptación.

    En este planteamiento observamos la importancia de conocer las características fisiológicas de cada modalidad del atletismo y las fuentes energéticas necesarias para asegurar la actividad muscular.

    De acuerdo con Beldarrain (2005), “el organismo necesita el aporte continuo de energía química para realizar sus diferentes funciones. Todos los gestos deportivos se realizan gracias a la capacidad que tenemos de obtener la energía de los nutrientes (nutriente es toda sustancia química utilizable por el organismo), que se extraen de la alimentación, para convertirlos en energía mecánica en los músculos implicados”.

    El sistema muscular transforma la energía química en mecánica. Pero para que realice la contracción muscular son necesarias dos cosas: la existencia de un estímulo nervioso que excite el músculo y la presencia de energía química aprovechable por la fibra muscular, según Pancorbo (2002). Ver figura 1.

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Figura 1. Contracción muscular, estímulo nervioso que excite el músculo y la presencia de energía química 

aprovechable por la fibra muscular, según (McArdle, Katch, F., Katch, V. 2004), citado por Beldarían (2005)

    La contracción muscular sólo es posible mediante esta transformación de la energía.

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    La primera ley de la termodinámica dice que la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Según la actividad que vayamos a desarrollar, las necesidades de energía adoptarán una u otra forma. Por ejemplo, cuando nos movemos, la energía se halla en su forma mecánica y térmica, y el reposo permite reconstruir la energía química.

    Fundamentalmente en el área de saltos verticales, donde se encuentra el salto de altura y el salto con pértiga para ambos sexos, además de los saltos horizontales como el salto de longitud y el triple salto, la disciplina de lanzamientos, como la impulsión de la bala, el martillo la jabalina son deportes según Zimkin (1975), acíclicos con utilización de la fuerza rápida, porque en los mismos existe una diferencia en la secuencia de los movimientos a realizar. En estos eventos la energía se obtiene por vía anaerobia, a través del sistema energético alactácido, o fosfágenos.

    Según Pancorbo (2002) cuando una actividad es muy vigorosa se utiliza primero el ATP y el CrP almacenados, (Anaeróbica alactácida), si el ejercicio se prolonga, se recurre a la formación anaeróbica lactácida de ATP, finalmente, si la duración es más prolongada, se procede a la oxidación de las grasa y la glucosa (aeróbico).

    En el área de velocidad la cual se encuentra dividida en carreras con vallas y carreras planas, dentro de las carreras planas encontramos los 100 metros, 200, 400 metros planos, además de los relevos 4x100 metros, 4x400 metros admitidas para ambos sexos, desde el punto de vista fisiológico se clasifican como cíclicas de acuerdo con Zimkin (1975), al igual que las carreras del área de fondo, ya que los mismos se caracterizan por una estricta continuidad del movimiento, los cuales se forman según un estereotipo dinámico motor, condicionado por un sistema de procesos nerviosos que controlan los movimientos.

    En las carreras con vallas encontramos los 100 metros con vallas femeninos, los 110 metros con vallas masculinos y los 400 metros con vallas para ambos sexos, estas carreras se clasifican desde el punto de vista fisiológico como ciclo combinado, ya que en su estructura poseen carreras, es decir consecutividad del movimiento, y saltos. En estas carreras se obtiene la energía por vía anerobia a través de los sistemas energéticos alactácido y lactácido.

    Al igual que en el área de fondo donde en los primeros momentos de iniciada la actividad la energía se obtendrá a través de la vía anaerobia, pero predominará en la extensión del ejercicio la vía aerobia.

    En esta área podemos encontrar las carreras de semifondo como son: 800 metros, y 1500 metros y las de fondo que abarcan desde 3000 metros en adelante.

    Por último el área de evento múltiples las cuales conjugan varias disciplinas del atletismo con diferencias según el sexo, esta área la clasificamos de ciclo combinado por la variedad de eventos que observamos en ellas, donde la energía se obtendrá por las dos vías metabólicas conocidas.

    Por lo antes expuesto y de acuerdo con Pancorbo (2002) podemos decir que cuando aumenta la duración y desciende la intensidad, como ocurre en las pruebas de corta duración, 400-800 metros, depende del metabolismo anaeróbico alactácido, seguido de inmediato, del lactácido. Cuando la duración sobrepasa los 90" (segundos), se aprovecha también el metabolismo aeróbico. Ver tabla 1.

Tabla 1. Sistemas energéticos y sus principales características, según Pancorbo (2002)

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    A continuación explicaremos las características fundamentales de los sistemas energéticos encargados del aporte de energía en el atletismo.

Sistema Energético Alactácido

    En cuanto a los sistemas energéticos anaerobios; debemos señalar que el de los fosfágenos (conocido como ATP- CrP) se pone de manifiesto su acción en las actividades deportivas de fuerza rápida que se caracterizan por su explosividad (en general, las que no superan unos pocos segundos, en las que se desarrolla la máxima fuerza y con la mayor rapidez posible), por esta razón es el sistema de mayor potencia energética, pero en cambio el de menor capacidad energética. Pudiéramos añadir que con la misma velocidad que se degrada el ATP durante la contracción muscular, así se resintetiza a partir del CrP (por eso se le conoce como sistema ATP-CrP, ya que cada mol de CrP degradado resintetiza un mol de ATP, aportando su hidrólisis una energía equivalente a aproximadamente 10,5 Kcal.)

    La fuente inmediata de energía para la contracción muscular es el ATP. Sin embargo, la cantidad total de ATP en el interior de la célula muscular es limitada, por lo que sólo permite realizar un ejercicio de 2 segundos al 70% del consumo máximo de oxígeno o un solo salto vertical.

    Por lo que en el interior del músculo tienen lugar una serie de procesos para resintetizar el ATP descompuesto. El primer proceso que se pone en marcha cuando hay necesidades de energía para volver a formar el ATP es la destrucción de la fosfocreatina (que también es un compuesto de alta energía):

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    La utilización de fosfocreatina, en la formación de ATP, no comienza cuando los depósitos de ATP se han agotado, sino que comienza según empieza a utilizarse el ATP.

    La velocidad de resíntesis del ATP en este tipo de metabolismo es muy alta (la energía por unidad de tiempo que es capaz de formar es muy alta), pero la cantidad total de energía que es capaz de formar es muy pequeña. El agotamiento de este sistema viene dado por la disminución del sustrato energético, de forma que si los depósitos de fosfocreatina se agotan, el proceso no puede continuar. Las reservas musculares de PrC pueden ser utilizadas por completo (las de ATP, no), lo que representa una capacidad suficiente para mantener el nivel de producción de ATP durante unos 20-30 segundos al 70% del consumo máximo de oxígeno. Sin embargo, para un ejercicio máximo de sprint, esas reservas se agotan en menos de 10 segundos.

    Esta vía anaerobia de resíntesis de ATP nos permite realizar eventos deportivos con una potencia máxima y de corta duración por ejemplo carrera de 100 metros, salto de longitud, salto de altura, lanzamiento del disco, la jabalina, el martillo, entre otros eventos. Nos permite por tanto romper la inercia, es decir, pasar rápidamente del estado de reposo al ejercicio, cambiar súbitamente el ritmo del ejercicio y acelerar para llegar a la meta.

Sistema Energético Lactácido

    Por otra parte, el segundo sistema energético anaerobio, es el glucolítico, que de hecho por estar constituido por una compleja cadena de reacciones que consta de 11 (ó 10 pasos) según se inicie con el glucógeno (o la glucosa, respectivamente), es lógicamente un mecanismo más lento que el anterior (ya que resintetiza el ATP en un solo paso); y por tal motivo, es característico de los esfuerzos anaerobios, pero más sostenidos que pueden superar 30-40 segundos y mantenerse entre 1-3 minutos, siendo su producto terminal el ácido láctico (o lactato), por lo cual también se le conoce como el llamado mecanismo lactácido. Si comparamos su potencia energética con el anterior, o sea, el llamado alactácido es aproximadamente 3 veces menor; pero en cambio, su capacidad energética es aproximadamente 2,5 veces mayor, de ahí su gran importancia en los esfuerzos anaerobios de carácter más prolongado.

    En este sistema energético se obtiene energía (ATP) de la glucólisis anaeróbica, es decir de la degradación del glucógeno y la glucosa, obteniéndose 3 moles ATP por parte del glucógeno y 2 ATP por parte de la glucosa y se produce el lactato. Su aplicación a la realización de esfuerzo se puede realizar durante 150". No resulta una vía rentable por su corta duración y por la producción de lactato, que interfiere la función neurometabólica, conduciendo rápidamente al estado de fatiga

    Desde el inicio del trabajo muscular unida a la reacción de la creatinfosfoquinasa comienza el proceso de glucólisis en condiciones anaerobias, o sea, con bajas presiones parciales de oxígeno en músculo, pero con la diferencia que la velocidad de este segundo proceso al inicio es muy pequeña, por lo que los aportes energéticos (al inicio) no son considerables. Llega un momento en que comienza a disminuir el aporte energético de la vía fosfagénica y ya son considerables las cantidades de energía producidas a partir de la vía lactácida.

    De este proceso se deriva un balance energético ya estudiado y se obtiene como producto final ácido láctico. La acumulación del ácido láctico depende de la potencia y la duración del ejercicio. Esta dependencia es lineal, lo que significa que a medida que se está produciendo energía a mayor velocidad, a una mayor velocidad se estará formando el ácido láctico, lo cual incrementa su contenido en el músculo.

    El ácido láctico cumple con la propiedad de disociarse en un medio acuoso:

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    Acumulándose en grandes cantidades, este ácido hace variar las concentraciones de H+ en el medio intracelular. La variación del pH hacia valores menos básicos o ligeramente ácidos activa las enzimas del ciclo respiratorio en las mitocondrias, pero si la variación de pH es muy grande se inhibe la acción de las enzimas de los procesos anaerobios por ejemplo: la ATPasa, la creatinfosfoquinasa, la fosfofructoquinasa, la hexoquinasa, entre otras.

    El aumento de las concentraciones de ácido láctico en el sarcoplasma varía la presión osmótica, por lo que llega agua al interior de las fibras musculares procedente del medio intercelular, provocando su hinchamiento y rigidez.

    Grandes cambios de la presión osmótica en los músculos origina sensaciones de dolor.

    El ácido láctico se difunde fácilmente a través de las membranas celulares, según sea el gradiente de concentración. A los músculos en actividad llega la sangre, lo cual permite que el ácido láctico contacte el sistema tampón de bicarbonato de sodio (NaHCO3) y ocurra entonces un desprendimiento de CO2.

    La reacción química ocurre de la siguiente manera:

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    Mientras mayor sea la acumulación de ácido láctico mayor será el desarrollo de la fatiga muscular en los músculos. Este proceso es importante para aquellos eventos de intensidad sub-máxima en condiciones de un abastecimiento no adecuado de oxígeno a los músculos, nos aporta energía desde los 30 segundos aproximadamente hasta los 2.5 minutos, alcanzando su máximo de velocidad entre los 20 y 40 segundos, para realizar eventos deportivos tales como natación 200 metros, 400 y 800 metros planos, tiempos de un juego de baloncesto, entre otros. Con el aporte energético de esta también podemos variar la velocidad del ejercicio y acelerar al llegar a la meta.

Sistema Energético Aeróbico

    Cuando un músculo debe mantener una actividad prolongada realizando un ejercicio de más de tres minutos, éste necesita un nuevo sistema de producción de energía, que es el sistema aeróbico y se llama así porque necesita del oxígeno para poder funcionar. Cuanto más oxígeno le llegue, más energía va a ser capaz de producir ese músculo por este sistema, y mayor rendimiento va a desarrollar.

    En relación con el sistema energético aerobio, representado por los procesos oxidativos aerobios de carbohidratos y grasas fundamentalmente, ya que es poco frecuente la utilización de las proteínas , es necesario aclarar que en general en los esfuerzos aerobios se incrementa el consumo de O2 en la medida que aumenta la intensidad de la carga física (ya que existe una relación directa entre la potencia de la carga y la velocidad del consumo de oxígeno), de ahí el porque la importancia de la determinación del VO2 máx. (Máximo consumo de O2) en los esfuerzos aerobios. En este caso, hay que señalar que en lo referente a la potencia energética, como es lógico suponer es muy baja (de 4-10 veces menor que el sistema de los fosfágenos y aproximadamente 1.5 veces menor que el sistema glucolítico), sin embargo, todo lo opuesto ocurre en cuanto a la capacidad energética, ya que en el mismo se pueden oxidar completamente las reservas de glucógeno, así como las grasas , a un ritmo de trabajo menor, pero por un período de tiempo más prolongado, que hace que dicho parámetro sea extremadamente superior a los otros dos sistemas energéticos.

    En las actividades típicas de los esfuerzos de resistencia, podemos percatarnos que el entrenamiento aeróbico induce a que se manifiesten mejoras en la resistencia del organismo en general, que son el resultado de las diversas adaptaciones al estímulo del entrenamiento constante y sistemático, muchas de las cuales se producen en el interior de los músculos y en gran medida dependen de los cambios en los sistemas energéticos. Resulta necesario resaltar el hecho de que las particularidades del entrenamiento aeróbico impone repetidas demandas energéticas sobre las reservas musculares, tanto del glucógeno así como de las grasas, de manera tal que es incalculable en qué medida el organismo se adapta a este estímulo reiterado para hacer más eficiente la obtención de la energía, así como para reducir el riesgo de la fatiga.

    El ejercicio de mayor duración (superior a 10 minutos) necesita la oxidación de las reservas de glúcidos, ácidos grasos y proteínas en la mitocondria, pero siempre en presencia de oxígeno.

    Por último, hay que señalar la manera en que interactúan entre sí cada uno de estos sistemas energéticos durante el esfuerzo muscular, y ello constituye un aspecto muy importante a tener en cuenta, por que se puede modificar en dependencia a las particularidades del esfuerzo realizado, o sea, que cada sistema esta determinado por propias condiciones en lo referente a las condiciones metabólicas de su ejecución, que lo definen 2 factores:

  • 1º. Modificación de la distancia (o duración) del ejercicio.

  • 2º. Modificación de la potencia (o velocidad) del ejercicio.

    De ahí que, para analizar el comportamiento de cada sistema energético hay que ante todo establecer una correlación entre las variaciones de la velocidad del esfuerzo y las variaciones de la duración del mismo (o sea, a medida que aumenta la intensidad de su ejecución, disminuirá el tiempo de su ejecución y viceversa).

    Para facilitar esto, se han definido 4 áreas diferentes que definen la interacción entre los 3 sistemas energéticos, y ellas son:

  • Área 1 (Alactácida): Corresponde a las actividades que requieren tiempos de ejecución muy breves (t< 30 seg.) Sistema predominante: ATP-CrP.

  • Área 2 (Alactácida- Lactácida): Corresponde a las actividades de corta duración (entre 30 seg. 1.5 min.) o sea: 30 seg. < t < 1,5 min. Aquí participan de modo combinado los sistemas ATP-CrP y glucolítico.

  • Área 3 (Lactácida-oxigénica): Corresponde a las actividades que requieren tiempos relativamente cortos (entre 1.5- 3 min.), o sea, 1,5 min. < t > 3 min. Aquí se combina la acción del sistema glucolítico y el oxidativo aerobio.

  • Área 4 (Oxigénica): Corresponde a las actividades que requieren de periodos de tiempos más prolongados y que superan en general los 3 min. ( t> 3 min. ). En este caso, el sistema predominante para asegurar la energía es el oxidativo aerobio.

    Para finalizar, queremos puntualizar que para determinar la magnitud del gasto energético como consecuencia de un esfuerzo físico, existen diversos métodos (tres fundamentalmente), y ellos pueden estar basados en el cálculo de la variación de los recursos energéticos (éste es muy engorroso y complejo) , siendo las más usuales la determinación del consumo de O2, así como la producción de calor, de ellos por la comodidad y factibilidad de su realización el mas usual es la determinación del consumo de O2 ( tanto durante el esfuerzo, así como en la recuperación), lo cual nos permite tener un reflejo del gasto en condiciones del esfuerzo por vía aerobia y en condiciones de recuperación (aplicando la deuda de O2), así como las fracciones alactácida y lactácida ),y por otra parte , la determinación de lactato, nos permite conocer la medida en que la vía glucolítica actúa en el esfuerzo.

Conclusiones

    A modo de conclusión podemos decir que en las diferentes modalidades del atletismo se produce un tipo de aportación energética por sistemas aeróbicos y anaeróbicos, de forma que los dos procedimientos forman un continium energético (funcionan a la vez), y depende del tipo de esfuerzo de que se trate y de sus requerimientos energéticos, el hecho de que predomine un sistema u otro. Para valorar las contribuciones relativas de las fuentes de energía, aeróbicas y anaeróbicas, se utilizan los analizadores de gases (de laboratorio o portátiles).

    Si se realizase un esfuerzo de alta intensidad, la contribución de las diferentes vías energéticas se haría en función de la duración del ejercicio:

  • Para un esfuerzo máximo de 10 segundos, no va ser en exclusiva el metabolismo anaeróbico aláctico quien aporte energía, sino que también hay una contribución del metabolismo anaeróbico láctico, aunque éste sea menor.

  • Si se alarga el tiempo a 1 minuto, aparece un cambio en la proporción de los diferentes tipos de metabolismo, disminuyendo la preponderancia del metabolismo aláctico según va aumentando el tiempo de la prueba y aumentando el metabolismo anaeróbico láctico.

  • A partir de los 2-3 minutos de actividad, se ve cómo adquiere una importancia creciente el metabolismo aeróbico.

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