El fundamento de la siología del ejercicio
169
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
Revisión
Resumen
Los dos grandes objetivos de estudio e investigación en siología del ejercicio son la respuesta o ajuste al ejercicio agudo y la
adaptación morfo-funcional al entrenamiento. La respuesta es el cambio temporal de una función que desaparece una vez
nalizado el ejercicio. La adaptación se produce cuando por una modicación de la estructura y/o función se produce una
mejor respuesta frente a un mismo estímulo. A lo largo de la historia de la siología del ejercicio, estos dos grandes objetivos
han sido llevados a cabo por siólogos con una formación muy sólida en el funcionamiento del organismo en condiciones
de reposo, que les permitía aplicar dicha formación a una situación de estrés como es el ejercicio. En razón a ello, pienso es
trascendental que todos aquellos que se dedican a los dos grandes objetivos de la siología del ejercicio sepan que hay que
profundizar en los mecanismos que explican las diferentes funciones de los aparatos y sistemas del organismo en estado de
reposo. De forma sencilla y elemental, en este artículo se repasa la respuesta y adaptación de: sistema cardiovascular, aparato
respiratorio, metabolismo, los dos grandes ignorados de la siología del ejercicio (aparato digestivo y riñón) y nalmente
el sistema nervioso. Este análisis elemental se basa en la experiencia personal de enseñar la siología humana durante más
de 30 años, pero siempre intentando seguir el razonamiento coherente de que sucede durante el ejercicio al organismo
en general y a cada uno de los aparatos y sistemas en particular. Para conseguir que un docente en siología del ejercicio
alcance el mejor nivel, pienso que debe estudiar o repasar los textos de siología humana y llevar a cabo un razonamiento
crítico de los dos grandes objetivos de estudio mencionados. Sólo de este modo el siólogo del ejercicio podrá intentar
alcanzar un nivel de excelencia.
Summary
The two main objectives of study and research in exercise physiology are the response or adjustment to acute exercise and
training morph-functional adaptation. The response is the temporal change of a function that disappears once nished the
exercise. Adaptation occurs when a change in the structure and / or function produces a better response to the same stimulus.
Throughout the history of exercise physiology, these two major objectives have been carried out by physiologists with a very
strong background in the functioning of the body at rest, which allowed them to apply this training to a stressful situation
as is exercise. Because of this, I think it is crucial that all those engaged in the two main objectives of exercise physiology
know you have to delve into the mechanisms that explain the dierent functions of the organ systems of the body at rest.
Cardiovascular system, respiratory system, metabolism, two large ignored in exercise physiology (digestive and kidney) and
nally the nervous system in this article are reviewed elementary and simple. This elemental analysis is based on personal
experience of teaching human physiology for over 30 years, but always trying to keep consistent reasoning that happens
during exercise the body in general and each particular organ systems. To get a teaching degree in exercise physiology reach
the best level, I think you should study or review the texts of human physiology and conduct critical thinking of the two main
objectives of the study mentioned. Only in this way exercise physiologist can try to reach a level of excellence.
Palabras clave:
Exercise physiology.
Response of cardiovascular
system. Response of
respiratory system.
Response of metabolism.
Response of the nervous system.
Key words:
Fisiología del ejercicio.
Respuesta cardiovascular.
Respuesta respiratoria.
Respuesta metabólica.
Respuesta del sistema nervioso.
Recibido: 12.02.2015
Aceptado: 09.04.2015
El fundamento de la siología del ejercicio
Francisco J. Calderón Montero
Facultad de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte. INEF.
The basis of exercise physiology
Correspondencia: Francisco J. Calderón Montero
E-mail: franciscojavier[email protected]
Francisco J. Calderón Montero
170
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
Introducción
Cuando se realiza una pequeña revisión sobre la historia de la
siología del ejercicio
1-5
se puede formular la siguiente pregunta: ¿la
siología del ejercicio forma parte independiente de la siología, como
parece apuntar los numerosos libros existentes, o es simplemente el
resultado de aplicar el sentido común apoyado en el conocimiento de
cómo funciona el organismo en estado de reposo?
De forma general y simple la siología del ejercicio ha abordado
dos aspectos importantes: la respuesta o ajuste y la adaptación. Estos
cambios pueden ser temporales y desaparecer después del ejercicio.
Es lo que se conoce como son las respuestas o ajustes. Sin embargo,
cuando las variaciones permanecen en el tiempo, bien sea de la es-
tructura, de la función o ambos, facilitando una mejor respuesta frente
al mismo estímulo se habla de adaptaciones. La consecuencia de la
adaptación biológica es que el organismo responde mejor frente al
mismo estímulo. Desde el punto de vista estrictamente siológico, es en
los deportes denominados de alto componente dinámico y moderado
estático
6
dónde se pueden valorar mejor la respuesta y adaptación del
organismo. Un aspecto interesante a resaltar es como se aborda en los
libros de siología del ejercicio el proceso de adaptación al entrenamien-
to. Normalmente, para cualquier variable siológica estudiada durante
el ejercicio, se comparan sujetos sedentarios con entrenados y nunca
personas de similar grado de entrenamiento.
El ejemplo más simple de la diferencia entre respuesta y adaptación
es la relación entre la frecuencia cardiaca e intensidad del ejercicio. La
función entre estas dos variables es la misma (HR=a•intensidad +b) tanto
si se trata de la respuesta como de la adaptación. La diferencia estriba
en que a una intensidad relativa y submáxima, cuando se ha producido
la adaptación de este órgano, la frecuencia cardiaca es menor.
Ahora bien, ¿Qué formación debe de tener una persona dedicada
al estudio de la respuesta y adaptación al ejercicio y entrenamiento,
respectivamente?. El denominado “siólogo del ejercicio” debería tener
un conocimiento lo más profundo posible en el funcionamiento del or-
ganismo en condiciones de reposo y a ser posible una gran experiencia
en modelos animales diferentes al ser humano. Esta era la formación
de Archival Hill
1
o todos los que contribuyeron al conocimiento en -
siología con un interés en el ejercicio, como por ejemplo todos los que
estuvieron trabajando en el laboratorio de Harvard
3
en Estados Unidos
de Norteamérica o el gran desarrollo que experimentó la siología del
ejercicio en los países escandinavos
7,8
. Cómo señala Calderón
9
de forma
esquemática (Figura 1), dependiendo del nivel que se pretenda alcanzar,
basta con tener conocimientos profundos de siología y emplear el
razonamiento lógico que supone poner al organismo a una situación
de estrés como es el ejercicio físico.
Esta concepción de la siología del ejercicio no es, naturalmente,
compartida por la gran mayoría de los siólogos del ejercicio como se
puede mostrar por el número de textos existentes
5,10-16
. Por la forma de
abordar los diferentes temas, pesamos que estos autores opinan que
ésta “parte de la siología humana” que tiene entidad propia. Cómo
señalaba Pasteur “no hay ciencias aplicadas sino aplicación de las ciencias”.
En los siguientes epígrafes se trata de demostrar la concepción
formulada, analizando la respuesta y adaptación de diferentes apara-
tos y sistemas del organismo. Fácilmente se entenderá que el análisis
tiene que ser elemental, de manera que las referencias bibliográcas
son necesariamente trabajos de revisión y textos. Pensamos que es
procedente aanzar esta concepción, ahora que la enseñanza de la
siología del ejercicio ha dejado de ser patrimonio de los médicos y
biólogos, cuya formación a todas luces es congruente con la concep-
ción que se formula.
Figura 1.
El fundamento de la siología del ejercicio
171
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
Comprensión de la respuesta y adaptación
del corazón
El mayor grado de adaptación
17,18
se produce a consecuencia
del entrenamiento de resistencia en deportes con “alto componente
dinámico” y bajo-moderado estático de la clasicación de Mitchell
6
.
Respuesta o ajuste del corazón al ejercicio dinámico de
intensidad creciente
La función gasto cardiaco/intensidad (Q=a•intensidad+b) es
intuitiva. Sin embargo, cuando se analizan los factores determinante
del gasto cardiaco, volumen sistólico (VS) y frecuencia cardiaca (HR), es
complejo denir las funciones VS/intensidad y FC/intensidad de forma
aislada, dada la interacción entre ambas variables y la dicultad de aislar
los factores que las afectan. Por ejemplo, la función ventricular sistólica
depende de: la precarga, la postcarga, la contractilidad y la sinergia ven-
tricular. La función diastólica depende de: la relajación, la distensibilidad,
la función auricular, la competencia valvular, ritmo y frecuencia cardiaca
y de otros factores (pericardio, precarga, postcarga y ujo coronario). A
todos los factores, estrictamente siológicos, se añaden las condiciones
mecánicas (posición, tipos de ejercicio, etc) y de otra índole (edad, sexo
etc) que puede afectarles.
Determinar cómo se produce el incremento del gasto cardiaco y
si la relación Q/intensidad es realmente lineal o considerando la linea-
lidad si se produce un cambio de pendiente no es una tarea fácil si no
se tiene conocimiento profundo, y aun teniéndolo, de los factores que
determinan el gasto cardiaco. Porque además de los estrictamente
mecánicos (véase más arriba) hay que tener en consideración los me-
canismos neurosiológicos (Figura 2). Por consiguiente, para conocer
en toda su dimensión la respuesta del corazón al ejercicio hay
que estudiar en profundidad la siología cardiaca en reposo.
Adaptación del corazón al entrenamiento de
resistencia
En la actualidad se puede armar que a consecuencia del en-
trenamiento se produce una dilatación de las cavidades cardiacas y
espesores del miocardio de grado moderado. El proceso de adaptación
cardiaca es un fenómeno complejo de analizar por varias razones. En
primer lugar, porque para comprender el mecanismo es necesario
recurrir a modelos experimentales en animales, de manera que la
traslación al ser humano es difícil. En segundo lugar, porque las técnicas
de imagen y de valoración de la función ventricular no permiten discri-
minar cambios morfológicos (diámetros y espesores del miocardio) o
funcionales (parámetros de función ventricular). Tres estudios pueden
ilustrar la dicultad señalada. En primer lugar, Calderón et al
19
realiza-
ron un metaanálisis donde estudiaron las diferencias encontradas en
las medidas ecocardiográcas entre dos situaciones entrenamiento
y desentrenamiento. Los cambios registrados eran de 2 a 3 mm y las
diferencias durante el entrenamiento eran de unas décimas de milí-
metro. Los autores señalan que la ecocardiografía es una técnica poco
sensible a la hora de determinar pequeños cambios. Obviamente, el
estudio presenta una considerable limitación a la hora de valorar la
adaptación cardiaca al entrenamiento: no valoraron variaciones de
volumen determinados por métodos muy precisos basados en guras
geométricas de los ventrículos. En segundo lugar, en un análisis lon-
gitudinal de 5 años, Calderón et al
20
encontraron que las dimensiones
cardiacas se mantenían estables. Finalmente, Gledhill, Cox et al
21
para
justicar que el volumen sistólico aumenta durante todo el ejercicio
y no se produce “plateau”, como era comúnmente admitido, sugieren
que es debido a una mejor función sistólica y también a una mejora
en la relajación y distensibilidad. Estos tres ejemplos nos llevan a
considerar la necesidad de estudiar en profundidad el proceso
de adaptación cardiaca.
Figura 2.
Francisco J. Calderón Montero
172
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
Compresión de la respuesta y adaptación
del aparato respiratorio
La función respiratoria durante el ejercicio ha sido considerable-
mente más estudiada que la morfología del pulmón. Basándose en el
modelo monoalveolar simple pero irreal, las funciones de ventilación
(V
E
), difusión (D
L
), relación ventilación/perfusión (V
A
/Q) y transporte
sanguíneo de los gases (Hb-O
2
y Hb-CO
2
) han sido ampliamente ana-
lizadas siempre en relación con la respuesta y menos con el proceso
de adaptación.
Respuesta de las funciones respiratorias. Ventilación
(V
E
), difusión (D
L
), relación ventilación/perfusión (V
A
/Q)
y transporte sanguíneo de los gases (Hb-O
2
y Hb-CO
2
)
La relación (V
E
= a • intensidad + b), es, en principio, lineal. Sin em-
bargo, está sobradamente demostrado que a partir de cierta intensidad
la relación V
E
/intensidad pierde la linealidad. El mecanismo siológico
que explica la perdida de linealidad sigue siendo una incógnita. La D
L
parece natural pensar que aumente en relación directa a la intensidad
dado su forma de expresión más simple
S • ∆P
G
• K
D
L
=
δ
Cuando en términos neurofisiológicos se produce un “mayor
reclutamiento pulmonar” (aumento de la supercie de intercambio) la
difusión aumenta de forma proporcional a las necesidades. Igualmente
obvio es que la relación entre el aire que moviliza el alveolo y el ujo de
sangre que circula por éste (V
A
/Q) debe mantenerse próximo a la unidad,
lo que indicaría una proporcionalidad entre las funciones cardiaca y res-
piratoria. Finalmente, como el transporte de gases es muy dependiente
de la hemoglobina y la concentración de ésta no cambia respecto al
fenómeno de la respuesta, es obvio que, ajustando los efectos Haldane
y Bohr, el mayor suministro de oxígeno y extracción de dióxido de car-
bono, sólo se produce por el incremento del gasto cardiaco.
Sin embargo, el análisis de sentido común realizado apoyado en
el conocimiento de los parámetros respiratorios no es tan simple. De
hecho, el ajuste entre la mecánica para la locomoción y la mecánica
respiratoria que determinan la ventilación alveolar (V
A
) no se encuentren
coordinadas a partir de cierta intensidad
22
. Por otra parte, los factores
que determinan la “oxigenación” de la sangre (D
L
, Q y V
A
/Q) pueden verse
modicados y desencadenar una “hipoxemia siológica”
23
.
Adaptación del aparato respiratorio al entrenamiento
de resistencia
Ha sido y es difícil “valorar” la adaptación al entrenamiento del
aparato respiratorio. En relación a la morfología, no se ha demostrado
que a consecuencia del entrenamiento aumente el tamaño de los
pulmones. Respecto a la funcionalidad se puede distinguir entre va-
loración en reposo y durante el ejercicio. En reposo, por ejemplo, no
se han demostrado de forma concluyente diferencias entre los datos
espirometricos de deportistas respecto a los sedentarios. De hecho, las
ecuaciones de predicción de los parámetros espirométricos sólo tienen
en cuenta la edad y la talla, como indican las normativas de la American
Thoracic Society (ATS) y European Respiratory Society (ERS). Es posible
que realizando ajustes con escalas alométricas
24
se puedan determinar
diferencias. La mejor función del aparato respiratorio en esfuerzo ha
sido demostrada desde hace tiempo
25
, pero se desconoce si el menor
ajuste ventilatorio a intensidades submáximas es debido a una modi-
cación de la estructura del parénquima pulmonar que posibilite una
mejor distensibilidad pulmonar, a una adaptación de la musculatura
respiratoria o ambos. Los músculos respiratorios, como cualquier otro
músculo, experimentan una adaptación al entrenamiento
22
que posi-
bilita una mayor eciencia. Finalmente, olvidar que la mejor mecánica
respiratoria tenga su origen en mecanismos neurosiológicos, tanto
de origen encefálico
26
como de origen reejo
27
, es un error. Cuestión
diferente es que se pueda demostrar, pero simplemente haciendo
referencia al esquema de la Figura 3 es fácil intuir la adaptación de la
función respiratoria por mecanismos neurosiológicos.
Se entiende que cuanto mayor sea el conocimiento de la
función respiratoria en reposo mayor será la probabilidad de
comprender los mecanismos que pudieran explicar la mejor
respuesta respiratoria en relación al ejercicio cuando se produce
el fenómeno de adaptación.
Compresión de la respuesta y adaptación
del metabolismo y su regulación
Es necesario reseñar que el término “metabolismo” esté referido
a una visión integrada de todos y cada uno de los “metabolismos de
los tejidos y órganos implicados”, lo cual a priori parece una tarea ina-
bordable. Ciertamente es así, si se piensa en la ingente bibliografía por
ejemplo sobre el metabolismo del tejido muscular durante el ejercicio.
Por ejemplo, en la sección 12 del Handbook of physiology
28
, se dedican 9
capítulos (300 páginas) al control del metabolismo energético durante
el ejercicio.
Respuesta metabólica integrada al ejercicio de
resistencia
Desde el punto de vista integrador, hay alguna o algunas variables
que se deben de mantener constantes durante una nueva situación de
homeostasis como la que se produce, por ejemplo, durante la maratón.
La glucemia es la variable a mantener constante (Figura 4) durante el
ejercicio de resistencia
La razón simple es que el sistema nervioso es gluco-dependien-
te
29,30
. Ciertamente no en sentido estricto, pues en determinadas cir-
cunstancias, lactancia y periodos de ayuno prolongado, puede utilizar
otros combustibles
30-32
. Por tanto, durante el ejercicio de resistencia, el
metabolismo en general y el hepático en particular tienen dos objetivos
bien denidos: 1) la obtención de energía y 2) el mantenimiento de la
glucosa. Para estos dos nes, la liberación de hormonas glucorregu-
ladoras permite mantener los mecanismos intrínsecos de regulación
interna de las diferentes vías metabólicas. Por ejemplo, las hormonas
glucorreguladoras potencian el mecanismo interno de interconversión
entre la glucógeno fosforilasa y la glucógeno sintasa. Al mismo tiempo,
como las reservas de glucógeno hepático son limitadas, la naturaleza ha
El fundamento de la siología del ejercicio
173
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
encontrado la solución tanto para la obtención de energía como para
mantener los niveles de glucosa constantes: utilizar los ácidos grasos
como fuente de energía. De forma elemental, el ciclo glucosa/ácidos
grasos
33-35
permite acometer estos dos objetivos. Curiosidad aparte,
merece la consideración que realizan Powers y Howley en su libro
36
relativa a la división de las hormonas en catabólicas y anabólicas, de
manera que las hormonas catabólicas aumentarían su concentración,
mientras las catalogadas como anabólicas descenderían sus niveles.
Esta visión que puede ser relativamente cierta, por ejemplo para las
hormonas pancreáticas, pierde razón de forma general. Así, la STH, clara-
mente hormona clasicable como anabólica, aumenta su concentración
relativa en relación a la intensidad del ejercicio.
Adaptación metabólica integrada al entrenamiento de
resistencia
Igualmente abundante es la investigación dedicada a conocer la
adaptación del metabolismo a consecuencia del entrenamiento. Sim-
plemente como dato, señalar que en el manual citado anteriormente
28
hay un capítulo
37
donde se aborda uno de los aspecto relativos a las
posibilidades de adaptación del tejido protagonista durante el ejercicio.
El entrenamiento mejora la sensibilidad de los mecanismos intrínse-
cos de control de las rutas metabólicas a la acción de las hormonas
38-41
.
De la misma manera, considerando la glucemia como variable objeto
de control durante el ejercicio de intensidad submáxima y duración
prolongada, parece lógico pensar que el proceso de adaptación afec-
te también a la actividad y sensibilidad, por ejemplo del hígado a las
hormonas, principalmente glucorreguladoras
42
.
Compresión de la respuesta y adaptación
de los dos “grandes ignorados” de la
siología del ejercicio: aparato digestivo y
riñón
Así como en cualquier texto de siología del ejercicio hay capítulos
dedicados a la respuesta y adaptación de los sistemas cardiovascular,
respiratorio, endocrino y del metabolismo, sólo en alguno hay capítulos
especícos sobre el aparato digestivo o el riñón
13,43
, pero claramente con
Figura 4.
Figura 3.
Francisco J. Calderón Montero
174
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
un enfoque siopatológico, salvo el de Barbany
16
, donde se explica la
repercusión siológica que el ejercicio tiene sobre la función renal . Ni
siquiera en un manual monográco sobre ejercicio publicado por la so-
ciedad americana de siología
28
se aborda las funciones digestiva y renal.
Dos pueden ser las razones a mi juicio. En primer lugar, se considera
que durante el ejercicio estos dos sistemas son “silentes”. En segundo
lugar, las dicultades experimentales de valoración de las funciones
digestiva y renal en reposo se acentúan durante el ejercicio. No obs-
tante, es cierto que si se han realizado estudios o revisiones
44-50
, por
ejemplo, sobre función renal en relación con el ejercicio, pero siempre
encaminadas a explicar las manifestaciones pseudopatológicas que se
pueden producir a consecuencia del ejercicio.
Consideramos que es un error no prestar atención a estos dos
sistemas. Entre otras razones el interés se puede formular en preguntas
genéricas tales como: ¿Qué papel cumple el riñón durante la recupera-
ción?, ¿Qué papel cumple el riñón durante ejercicios de duración prolon-
gada?, ¿Cómo se puede saber de nutrición sin estudiar profundamente
la función digestiva?, ¿Cómo procesa el hígado todos los nutrientes
aportados por el intestino a través de la vena porta? ¿La reducción del
ujo sanguíneo renal (FSR) repercute durante la realización del ejercicio
sobre la función renal?.
En resumen, si se quiere conocer el papel que cumple el
aparato digestivo y el riñón durante o después del ejercicio es
necesario estudiar los principios siológicos en condiciones
normales que rigen: 1) la digestión-absorción de los nutrientes
y 2) las funciones glomerular y tubular de la nefrona.
Compresión de la respuesta y adaptación
del sistema nervioso
Una mínima formación en anatomía y fisiología del Sistema
Nervioso (SN) orienta hacia el papel que cumple durante el ejercicio.
El SN gobierna tanto el control de la locomoción como la función de
todos aquellos sistemas que permiten el aporte de oxígeno y sustratos
metabólicos, como por ejemplo los sistemas cardiovascular (Figura 2)
y respiratorio (Figura 3). Se comprenderá la dicultad de análisis de
respuesta del SN al ejercicio.
La complejidad es extrema cuando se analiza cómo el SN puede
sufrir una adaptación a consecuencia del entrenamiento. La información
que se posee proviene de estudios muy parciales bien en animales de
experimentación o en seres humanos. Por ejemplo, la modicación de la
función muscular con el entrenamiento a través de la información apor-
tada mediante biopsias musculares, no deja de ser una visión sesgada
de lo que probablemente ocurre, dado que se analiza el “nal”, las bras
musculares, y se ignora lo que sucede “al principio”, las motoneuronas
espinales del asta anterior de la médula.
No obstante, a pesar de las dicultades señaladas, a continuación
se lleva a cabo un análisis especulativo, ciertamente con base cientíca,
y de sentido común de cómo responde y se adapta el SN.
Respuesta del sistema nervioso al ejercicio
La importancia del sistema nervioso en la comprensión de la res-
puesta integrada del organismo al ejercicio queda ilustrada en la Figura
5. Este modelo simplicado determina que:
− El Sistema Nervioso Somático (SNS) debe de activar secuencial-
mente las unidades motoras en relación a la intensidad del ejer-
cicio, siguiendo el principio de Henenmann
51,52
, a través de la vías
descendentes motoras que establecen sinapsis con las unidades
motoras de la musculatura implicada. Es decir, llevar a cabo un
patrón motor básico como es la locomoción.
− El Sistema Nervioso Vegetativo (SNV) debe de activar las neuronas
del asta intermedio lateral de la médula espinal al tiempo que
modular la actividad de las neuronas localizadas en diferentes
partes del telencéfalo. Es decir, activar el sistema toraco-lumbar
(Sistema Nervioso Vegetativo Simpático = SNVS) y disminuir la
actividad del sistema cráneo-caudal (Sistema Nervioso Vegetativo
Parasimpático = SNVP).
− Al mismo tiempo el telencéfalo está recibiendo “señales aferentes”
de diversa índole que le permiten modular el reclutamiento de las
unidades motoras y la actividad de los sistemas cardiovascular y
respiratorio en función de la intensidad del ejercicio.
Es fácil comprender el desconocimiento que se tiene de todos los
aspectos considerados. Lo que parece obvio es la exquisita coordinación
que se debe de producir entre las dos “partes” clásicamente descritas en
los libros: SNS y SNV. El apartado 5 (Locomotor and Respiration Interde-
pendence) del capítulo 11 del manual dirigido por Rowell y Shepherd
28
y más recientemente la revisión de Gossard et al
53
son sucientemente
expresivos. En estos artículos se establece la relación entre el control
del movimiento y el control neurovegetativo.
Sin embargo, el análisis de la Figura 5 determina los muchos
interrogantes que se desconocen y que se analizan de forma simple.
− ¿Qué centro o centros nerviosos dirigen la coordinación somato-
neurovegetativa?. Como la locomoción es extensiva en cualquier
nivel de evolutivo del encéfalo, parece coherente que el comando
central sea una “expresión funcional” de la relación entre el lóbulo
límbico y el diencéfalo
22
.
− ¿Cómo se regula o controla el reclutamiento de las unidades
motoras activas durante el ejercicio?. Mucha de la información
disponible, siendo indirecta, procede del grado de depleción de
glucógeno en las bras musculares durante el ejercicio
54,55
. Estos
Figura 5.
El fundamento de la siología del ejercicio
175
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
estudios conrman el principio establecido por Henemann
52
y
posteriormente conrmado por Burke
56
relativo al orden de reclu-
tamiento: unidades ST-unidades FST-unidades FT. La complejidad
es enorme, porque a las características electrosiológicas de las
unidades motoras que permiten explicar el orden de reclutamien-
to
56
hay que añadirle la actividad de las vías descendentes sobre el
conjunto de motoneuronas del asta anterior
− ¿Cómo se regula o controla las funciones cardiovascular y respirato-
ria al objeto de adecuarla a la locomoción?. Como señala Lemon
57
,
cada una de las vías descendentes motoras puede llevar a cabo
una serie de papeles funcionales concretos. Sin embargo, dichas
funciones “aisladas” deben de estar coordinadas de forma conjunta
debido a la necesidad de integrar funciones generales tales como
“mantener el equilibrio y la postura” y “realizar y controlar” la loco-
moción”. En razón a esta idea las vais descendentes dan colaterales
a los centros de control cardiovascular y respiratorio que permiten
el control de la ventilación alveolar y el gasto cardiaco.
Conclusión
En conclusión, entiendo que el conocimiento de los dos grandes
objetivos de la siología del ejercicio, respuesta y adaptación requiere
un conocimiento lo más profundo posible del funcionamiento del or-
ganismo en estado de reposo, objeto de estudio de la siología animal
y más concretamente de la siología humana. Ceñirse sólo a explicar las
variables siológicas durante el ejercicio, tales como el gasto cardiaco
o la ventilación, de forma simple sin profundizar en los mecanismos
que explican su modicación es un error. En mi opinión, la concepción
simple de la siología del ejercicio sin considerar que hay que estudiar
las funciones siológicas en estado de reposo puede conducir a un
perjuicio para todos aquellos que desean realmente avanzar en el co-
nocimiento de la respuesta y adaptación del organismo. Ahora que hay
un debate sobre las personas responsables de realizar una prueba de
esfuerzo, se debe de tener en consideración la necesidad de tener una
buena formación. Ciertamente el esfuerzo al que se puede someter a
un deportista durante una prueba de campo puede ser igual o superior
al de una ergoespirometría. Pero, con independencia de cuestiones
legales, cuando se realiza una prueba de esfuerzo hay que tener el
juicio ético sobre cuáles son los conocimientos necesarios para estar
al frente de la misma.
Bibliografía
1. Bassett Jr DR. Scientic contributions of AV Hill: exercise physiology pioneer. Journal
of applied physiology. 2002;93(5):1567-82.
2. Hale T. History of developments in sport and exercise physiology: AV Hill, maximal
oxygen uptake, and oxygen debt. Journal of sports sciences. 2008;26(4):365-400.
3. Johnson A. “They Sweat for Science”: The Harvard Fatigue Laboratory and Self-
Experimentation in American Exercise Physiology. Journal of the History of Biology.
2014:1-30.
4. Tipton CM. Contemporary exercise physiology: fty years after the closure of Harvard
Fatigue Laboratory. Exercise and sport sciences reviews. 1997;26:315-39.
5. Wilmore JH. Applied exercise physiology: A personal perspective of the past, present,
and future. Exercise and sport sciences reviews. 2003;31(4):159-60.
6. Mitchell JH, Haskell W, Snell P, Van Camp SP. Task Force 8: classication of sports. Journal
of the American College of Cardiology. 2005;45(8):1364-7.
7. Ottosson A. The First Historical Movements of Kinesiology: Scientication in the
Borderline between Physical Culture and Medicine around 1850. The International
journal of the history of sport. 2010;27(11):1892-919.
8. Pernow B. [The rst three Nordic Nobel laureates in physiology or medicine.]. Svensk
medicinhistorisk tidskrift. 1996;1(1):147-68.
9. Calderón Montero FJ. Fisiología Humana. Aplicación a la actividad física. Madrid: Editorial
Médica Panamericana; 2012.
10. Costill DL, Wilmore JH, Kenney WL. Physiology of sport and exercise. Physiology Of
Sport And Exercise-9780736094092-66, 78. 2012.
11. Hale T. Exercise physiology: a thematic approach. John Wiley & Sons; 2005.
12. McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Essentials of exercise physiology. Lippincott Williams &
Wilkins; 2006.
13. Noble BJ. Physiology of exercise and sport. Times Mirror/Mosby College Publishing; 1986.
14. Scott K, Edward T. Exercise physiology: Theory and application to tness and performance.
McGraw-Hill; 2001.
15. Chicharro JL, Vaquero AF. Fisiologa del ejercicio/Physiology of Exercise. Ed. Médica Pana-
mericana; 2006.
16. Barbany JR. Fisiología del ejercicio físico y del entrenamiento. Editorial Paidotribo; 2006.
17. Pelliccia A, Maron BJ, Spataro A, Proschan MA, Spirito P. The upper limit of physiologic
cardiac hypertrophy in highly trained elite athletes. New England Journal of Medicine.
1991;324(5):295-301.
18. Serratosa Fernández LJ. Características morfológicas del corazón del deportista de elite.
Estudio ecocardiográco. Madrid: Autónoma; 1998.
19. Montero FC, Peinado PB, Di Salvo V, Pigozzi F, Maulli N. Cardiac adaptation to training
and decreased training loads in endurance athletes: a systematic review. British medical
bulletin. 2007;84(1):25-35.
20. Calderón FJ, Díaz V, Peinado AB, Benito PJ, Maulli N. Cardiac dimensions over 5 years
in highly trained long-distance runners and sprinters. Physician and Sportsmedicine.
2010;38(4).
21. Gledhill N, Cox D, Jamnik R. Endurance athletes’ stroke volume does not plateau:
major advantage is diastolic function. Medicine and Science in Sports and Exercise.
1994;26(9):1116-21.
22. Dempsey JA, Adams L, Ainsworth DM, Fregosi RF, Gallagher CG, Guz A, et al. Airway,
lung, and respiratory muscle function during exercise. Comprehensive Physiology. 1996.
23. Johnson RL, Heigenhauser GJ, Hsia CC, Jones NL, Wagner PD. Determinants of gas
exchange and acid–base balance during exercise. Comprehensive Physiology. 1996.
24. West GB, Brown JH, Enquist BJ. A general model for the origin of allometric scaling
laws in biology. Science. 1997;276(5309):122-6.
25. Yerg J, Seals DR, Hagberg JM, Holloszy J. Eect of endurance exercise training on
ventilatory function in older individuals. Journal of Applied Physiology. 1985;58(3):791-4.
26. Waldrop TG, Eldridge FL, Iwamoto GA, Mitchell JH. Central neural control of respiration
and circulation during exercise. Comprehensive Physiology. 1996.
27. Kaufman MP, Forster HV. Reexes controlling circulatory, ventilatory and airway res-
ponses to exercise. Comprehensive Physiology. 1996.
28. Rowell LB, Shepherd JT. Exercise: regulation and integration of multiple systems. Published
for the American Physiological Society by Oxford University Press; 1996.
29. Schönfeld P, Reiser G. Why does brain metabolism not favor burning of fatty acids to
provide energy?-Reections on disadvantages of the use of free fatty acids as
fuel for brain. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 2013;33(10):1493-9.
30. Nałecz K, Nałecz M. Carnitine--a known compound, a novel function in neural cells.
Acta neurobiologiae experimentalis. 1995;56(2):597-609.
31. Nałęcz KA, Miecz D, Berezowski V, Cecchelli R. Carnitine: transport and physiological
functions in the brain. Molecular aspects of medicine. 2004;25(5):551-67.
32. Laeger T, Metges CC, Kuhla B. Role of β-hydroxybutyric acid in the central regulation
of energy balance. Appetite. 2010;54(3):450-5.
33. Frayn K. The glucose-fatty acid cycle: a physiological perspective. Biochemical Society
Transactions. 2003;31(Pt 6):1115-9.
34. Newsholme E. The glucose/fatty acid cycle and physical exhaustion. Human Muscle
Fatigue. Physiological Mechanisms. 1981:89-101.
35. Newsholme E. Glucose/fatty acid cycle: regulatory system. Nutrition (Burbank, Los Angeles
County, Calif). 1992;9(3):271-3.
36. Powers SK, Howley ET. Exercise physiology: Theory and application to tness and perfor-
mance. McGraw-Hill; 2004.
37. Booth FW, Baldwin KM. Muscle plasticity: energy demand and supply processes.
Comprehensive Physiology. 1996.
Francisco J. Calderón Montero
176
Arch Med Deporte 2015;32(3):169-176
38. Smekal G, von Duvillard SP, Pokan R, Tschan H, Baron R, Hofmann P, et al. Eect of
endurance training on muscle fat metabolism during prolonged exercise: Agreements
and disagreements. Nutrition. 2003;19(10):891-900.
39. Graham TE, Turcotte LP, Kiens B, Richter EA. Eect of endurance training on ammonia
and amino acid metabolism in humans. Medicine and Science in Sports and Exercise.
1997;29(5):646-53.
40. Hood DA, Terjung RL. Amino acid metabolism during exercise and following endurance
training. Sports Medicine. 1990;9(1):23-35.
41. Hawley JA, Burke LM. Carbohydrate availability and training adaptation: eects on cell
metabolism. Exercise and sport sciences reviews. 2010;38(4):152-60.
42. Coggan AR. Plasma glucose metabolism during exercise: eect of endurance training
in humans. Medicine and Science in Sports and Exercise. 1997;29(5):620-7.
43. Garrett WE, Kirkendall DT. Exercise and sport science. Lippincott Williams & Wilkins; 2000.
44. McKeever K. Eect of exercise on uid balance and renal function in horses. The
Veterinary clinics of North America Equine practice. 1998;14(1):23-44.
45. Poortmans JR. Exercise and renal function. Sports Medicine. 1984;1(2):125-53.
46. Luciani G, Giungi S, Di Mugno M. [Kidney and sports]. Urologia. 2009;77(2):107-11.
47. Poortmans JR, Vanderstraeten J. Kidney function during exercise in healthy and
diseased humans. Sports Medicine. 1994;18(6):419-37.
48. Castenfors J. Renal function during prolonged exercise. Annals of the New York Academy
of Sciences. 1977;301(1):151-9.
49. Castenfors J. Renal function during exercise. With special reference to exercise
proteinuria and the release of renin. Acta physiologica Scandinavica Supplementum.
1966;293:1-44.
50. Hinchcli K, Reinhart G, Burr J, Swenson R. Exercise-associated hyponatremia in
Alaskan sled dogs: urinary and hormonal responses. Journal of Applied Physiology.
1997;83(3):824-9.
51. Henneman E. Recruitment of motoneurons: the size principle. Progress in clinical
neurophysiology. 1981;9:26-60.
52. Henneman E, Somjen G, Carpenter DO. Functional signicance of cell size in spinal
motoneurons. J Neurophysiol. 1965;28:560-80.
53. Gossard J-P, Dubuc R, Kolta A. The interactions between locomotion and respiration.
Breathe, Walk, and Chew: The Neural, Challenge. 2010;187:173.
54. Vøllestad NK, Blom PCS. Eect of varying exercise intensity on glycogen depletion in
human muscle bres. Acta physiologica scandinavica. 1985;125(3):395-405.
55. Gollnick P, Piehl K, Saltin B. Selective glycogen depletion pattern in human muscle
bres after exercise of varying intensity and at varying pedalling rates. The Journal of
physiology. 1974;241(1):45-57.
56. Burke R. Motor units: anatomy, physiology, and functional organization. Comprehensive
Physiology. 1981.
57. Lemon RN. Descending pathways in motor control. Annu Rev Neurosci. 2008;31:195-218.
fisiologia 1.pdf
Estamos procesando este archivo...
Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.
Descargar
Estamos procesando este archivo...
Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.