La Estimación del Volumen Sistólico de Atletas Mexicanos durante Ejercicios Submáximos Respalda el Ajuste Periférico del VO2max

Javier Padilla-Pérez¹, María del Carmen Castillo-Hernández¹, Carlos Castillo-Henkel¹

¹ Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Distrito Federal, México.

Resumen

El propósito de este estudio fue determinar si la presunta diferencia en el volumen sistólico en ejercicios de intensidad submáxima (Subm) (SV, mL·latido^-1) de atletas (ATH) se debía a una adaptación de resistencia de diferente proporción en relación con la frecuencia cardíaca (HR), consumo de oxígeno absoluto (VO_2max, L·min^-1) y relativo (VO_2max, mL·min^-1·kg^-1) submáximos. Los sujetos (N=57) tenían 26 ± 9 años, 171±6 centímetros de estatura y TBM de 66±9 kg. La muestra fue dividida en no atletas (n=11) y atletas (ATH) de diferentes disciplinas deportivas (n=41) quienes estaban clasificados a nivel nacional o internacional. Luego los ATH fueron reagrupados en 5 grupos: 30, (n=8 ≤39 mL·min^-1·kg^-1), 40, (n=11, ≤49 mL·min^-1·kg^-1) 50, (n=8, ≤59 mL·min^-1·kg^-1), 60, (n=7, ≤69 mL·min^-1·kg^-1), y 70, (n=4, ≤79 mL·min^-1·kg^-1) (VO_2maxRelATH). Utilizamos una prueba de esfuerzo máxima en bicicleta ergométrica con medición directa de VO₂ a 2240 m de altitud. El volumen sistólico (SV) medio se obtuvo de la relación entre VO₂ y HR con una pendiente ∆VO₂ / ∆HR y un valor constante de 1 / [O₂] arterial = ½ ∙10. La potencia máxima ergométrica, el índice de potencia máxima ergométrica, VO_2max y SV fueron significativamente mayores en los sujetos atletas (ATH) (138 mL) que en los sujetos no atletas (86 mL). Pero, el SV no fue significativamente diferente entre los grupos clasificados en función del VO_2maxRel (VO_2maxRelATH). La similitud en el SV entre los grupos de VO_2maxRelATH se explica por una probable disociación entre los componentes centrales y periféricos durante la adaptación de resistencia (es decir, la práctica que cada disciplina deportiva impone sobre el VO_2maxRelATH del atleta). Los resultados apoyan el planteo que el SV distingue las diferencias en esta variable, entre atletas y no atletas pero no entre los diferentes grupos de VO_2maxRelATH.

Palabras Clave: resistencia, disciplinas deportivas, consumo de oxígeno, frecuencia cardíaca

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INTRODUCCION

Existe una variabilidad individual significativa en las adaptaciones cardíacas que ocurren en respuesta al entrenamiento físico. Se están investigando continuamente los factores asociados con esta variabilidad (3, 27). En particular, se plantea el interrogante, acerca de si existe una diferencia en el volumen sistólico en función de los diferentes grados de entrenamiento entre atletas (30). El determinante de la respuesta cardiovascular al ejercicio, probablemente está relacionado al tipo de entrenamiento que los atletas realizan. En general, el entrenamiento físico es dinámico (isotónico) o estático (isométrico), aunque la mayoría de los tipos de ejercicios son una combinación de los dos (13). En el ejercicio estático, hay un aumento en la tensión del músculo que cambia poco su longitud. El ejercicio dinámico (ej., carrera y natación) cambia la longitud de los músculos y hay un mínimo de tensión. Las consecuencias fisiológicas del entrenamiento son numerosas, particularmente se observa un aumento en la salud y el bienestar. Notablemente, hay un aumento en el consumo de oxígeno (VO₂) que permite un aumento en la energía para la contracción muscular.

Por la reestructuración de la ecuación de Fick (VO₂ = Q x a – diferencia O₂), queda claro que el aumento en VO₂ con el ejercicio se debe al ajuste central (Q) y/o al ajuste periférico (dif a-O₂) por la necesidad que tienen los músculos de recibir más oxígeno. Los atletas entrenados en resistencia se ajustan a la necesidad de un aumento en la energía para la contracción muscular, a través de un aumento en Q (principalmente a través del volumen sistólico, SV) y a través de un aumento en la extracción de los tejidos (diferencia a-O₂). Los diferentes tipos de eventos deportivos, dan a los respectivos atletas más o menos probabilidad de aumentar el VO₂ a través del SV. Los atletas de deportes de corta duración y de intensidad máxima, tienen una mayor probabilidad de responder con una mayor HR para aumentar Q (9). Por otro lado, el VO₂máx es sustancialmente mayor en atletas de resistencia. Pero, por supuesto, existen diferentes niveles de VO₂máx tal como lo definen los datos específicos de los diferentes deportes de resistencia (6, 18).

El pulso de oxígeno (pulso de O₂) es la cantidad de O₂ que se absorbe durante un ciclo cardíaco. Representa el promedio de VO₂ en el transcurso de un período cardíaco (sístole más diástole). Para obtener el consumo medio de O₂ en el transcurso de un latido cardíaco de duración promedio, el VO₂ por minuto se divide por HR. El pulso de oxígeno depende del SV y la diferencia de oxígeno arterial-venoso (a-diferencia O₂) (23). En lo que se refiere a la ecuación de Fick, si, la diferencia a-O₂ se mantiene constante, entonces VO₂ cambia en función del gasto cardíaco (Q). Dado que Q es el producto de frecuencia cardíaca (HR) por SV entonces, para un Q dado, una disminución en HR refleja un aumento en SV. Por esa razón, la determinación del pulso de O₂ durante un esfuerzo ergométrico aporta una valiosa información sobre la potencia cardíaca (26). Por consiguiente, si el pulso de O₂ aumenta luego de la participación en un deporte específico, es apropiado concluir que el SV aumenta. En general, con el aumento en SV, uno puede esperar que también aumente tanto el VO₂máx absoluto (mL·min^-1) como el VO_2max relativo (VO_2max relativo ; mL·kg^-1·min^-1) (2,14).

La evaluación de la función cardíaca en reposo ofrece poca información en lo que respecta a la reserva cardiovascular. Esta es la razón por la cual, un test de esfuerzo permite a los investigadores evaluar la integridad del ventrículo izquierdo para contribuir con un volumen de sangre adecuado para satisfacer las demandas de oxígeno a nivel celular. En síntesis, el aumento en el metabolismo de energía durante el ejercicio, permite la determinación de la capacidad metabólica aeróbica periférica (25). Los atletas tienen una mayor reserva cardíaca asociada con un mayor tamaño en el ventrículo izquierdo, en comparación con los sujetos que no son atletas (21). Los atletas de resistencia, altamente entrenados, tienen una frecuencia cardíaca en reposo menor con un ventrículo izquierdo de mayor tamaño que permite un aumento en el volumen final diastólico (EDV). El tamaño del EDV establece la base para un aumento en el estiramiento de los ventrículos que producirá un mayor SV y así el potencial para alcanzar Q y VO_2max superiores (21).

Existen varios métodos de estudio del corazón para evaluar su función como bomba intermitente; entre ellos existen, el cateterismo cardíaco, centellograma cardíaco con ²⁰¹Ta durante el esfuerzo, ultrasonido cardíaco bidimensional, fonocardiograma, ecocardiografía Doppler, electrocardiografía, fluoroscopía cardíaca e imagen cardíaca de contraste (3, 8) en los que la determinación del SV puede servir como un indicador útil de la relación fisiológica entre el tamaño del corazón y las adaptaciones cardíacas específicas de los diferentes tipos de entrenamiento deportivo (21). En particular, se sabe bien que el entrenamiento aeróbico se asocia con mayor SV en reposo y mayor fracción de eyección del ventrículo izquierdo (7).

El SV durante el ejercicio puede ser estimado a partir del pulso de O₂ asintótico (26). Ésta es una importante técnica no invasiva, que evita la canulación vascular, lo que permite la determinación del SV durante el ejercicio. La mayoría de las veces, los atletas con valores altos de SV también tienen un VO₂máx alto, así como también una propensión para un nivel alto de actividad física (26). Por lo tanto, si el volumen sistólico de atletas mexicanos de diferentes disciplinas deportivas, es provocado por un ajuste deportivo de diferente proporción, en términos de potencia aeróbica máxima (VO_2max), entonces, parecería adecuado concluir que deberían observarse diferencias significativas en el SV entre estos grupos de atletas.

MÉTODOS

Voluntarios

Cincuenta y siete sujetos (46 atletas y 11 no atletas) participaron voluntariamente en este estudio. Todos eran clínicamente saludables y no poseían contraindicaciones para realizar un test de esfuerzo máximo (1). Todos los sujetos firmaron un consentimiento informado antes de realizar el test.

Procedimientos

Grupos

Los no atletas (n=11) provenían de la Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional. Ninguno participó en un programa de preparación deportiva. Los atletas (n=46) y sus disciplinas deportivas se agruparon en cinco áreas (definidas por su VO_2maxRel): Treinta (≤39 mL·min^-1·kg^-1) = remo (n=2) + fisiculturismo (n=4) + caminata (n=1) + atletismo ( n=1); Cuarenta (≤49 mL·min^-1·kg^-1) = karate-do (n=6) + remo (n=3) + caminata (n=1) + maratón (n=1); Cincuenta (≤59 mL·min^-1·kg^-1) = karate-do (n=3) + remo (n=3) + caminata ( n=1) + maratón (n=1); Sesenta (≤69 mL·min^-1·kg^-1) = maratón (n=2) + atletismo (n=2) + karate-do (n=1) + caminata (n=1) + fisiculturismo (n=1) y Setenta (≤79 mL·min^-1·kg^-1) = atletismo (n=2) + maratón (n=1) + caminata (n=1).

Antropometría General

La masa corporal total y estatura fueron medidos con una balanza clínica (Bame, modelo 420) previamente calibrada para cada medición (24). La masa corporal total de cada sujeto, expresada en kilogramos se obtuvo después de 12 hrs de ayuno. La estatura de cada sujeto, en centímetros, se midió mientras el sujeto se encontraba en la balanza clínica.

Test de Esfuerzo Máximo

Para medir el VO₂máx se utilizó la técnica de espirometría de circuito abierto mientras el sujeto realizaba el test incremental en una bicicleta ergométrica electrónica (17). Los gases ventilatorios del ejercicio fueron recolectados y medidos, durante el último minuto de cada producción de potencia, con un medidor de gases Tissot, la concentración de oxígeno se midió con un analizador electroquímico de O₂ (Medical Analyzer IL404) y la concentración de CO₂ con un analizador infrarrojo de CO₂ (Medical Analyzer IL200). El VO₂máx se definió como el mayor valor de VO₂ alcanzado hasta la fatiga volitiva (potencia máxima), a una tasa de intercambio respiratorio mayor que 1 y en la frecuencia cardíaca máxima (HRmax, que coincidía o era más alta, que el valor establecido para el sujeto en función de su edad).

Para el test en bicicleta ergométrica se utilizó una bicicleta ergométrica con freno electrónico (Collins, Pedal Mate) siguiendo un procedimiento de ejercicio continuo, con muchas etapas (17). La producción de potencia inicial se fijó en 50 W, y se mantuvo durante los primeros 2 min (17). Después de esto, la producción de potencia se incrementó 25 W todos los minutos, hasta que el sujeto no pudiera mantener una velocidad de pedaleo de 60 rpm. La frecuencia cardíaca fue supervisada electrónicamente en reposo y en cada minuto durante el test. Toda la evaluación se realizó en el laboratorio entre las 7 de la mañana y 10:30 de la mañana y todos los atletas realizaron el test al final su temporada deportiva.

El índice de potenciar máxima se obtuvo dividiendo la potencia máxima (es decir, el mayor VO₂) por el peso corporal total (en kg). La frecuencia cardíaca (HR) máxima se estimó restando a 220 la edad del sujeto. El valor absoluto del VO₂máx fue dividido por el peso corporal total para obtener el VO₂ máximo relativo (mL·min^-1·kg^-1), que es un indicador excelente del grado de adaptación de resistencia deportiva (12) de acuerdo con la ecuación de pulso de O₂ (obtenida a partir de la ecuación de Fick):

VO₂ / HR = [(Q ∙ contenido arterial de O₂) / HR] - [(Q ∙ contenido venoso mixto de O₂) / HR]

Por consiguiente, reestructurando las variables en la fórmula, el volumen sistólico (SV) puede ser estimado como el SV del ejercicio submáximo según Whipp (26):

VO₂ / HR = (SV ∙ contenido arterial de O₂) - [(Q ∙ contenido venoso mixto de O₂) / HR] Además, para todos los objetivos prácticos, tanto Q∙ contenido venoso mixto de O₂ como el contenido arterial de O₂, son constantes a lo largo de una gama amplia de tasas de trabajo de estado estable (11,26), así:

SV (mL∙lat-1) = 5 (lO₂ arterial∙ I sangre-1) ∙∆VO₂ (mL∙min^-1) /∆HR (mL∙min^-1)

Dónde "e" corresponde al ejercicio submaximo de la relación entre VO₂ y HR con una pendiente ∆VO₂ /∆HR y 5 es el valor constante de 1/ [O₂] arterial = ½ ∙ 10 (11).

Análisis Estadísticos

Los datos de las características antropométricas en reposo y los datos del test de ejercicio máximo se analizaron mediante un análisis de la varianza de una vía. Cuando los resultados presentaban diferencias significativas al 0,05, se utilizaron los test post hoc de Tukey y Mann-Whitney, para identificar las diferencias entre los grupos. Se utilizó el análisis del coeficiente de correlación de Pearson en la muestra total y en los grupos deportivos para evaluar el grado de relación entre los datos. Se empleó el test-t de Student para determinar si los valores medios de dos grupos eran significativamente diferentes (29).

RESULTADOS

Las características antropométricas, signos vitales y las características ergoespirométricas máximas de los no atletas y atletas se presentan en la Tabla 1 y las de los atletas, reagrupados sobre la base de su VO_2maxRel, se muestran en la Tabla 2. Los valores del volumen sistólico (SV) de no atletas y de atletas se presentan en la Figura 1 y los de los atletas reagrupados sobre la base de su VO_2maxRel se presentan en la Figura 2. En la muestra total, la relación existente entre el SV y VO_2maxRel fue VO_2maxRel = 32,163 + (0,148 ∙ SV), r = 0,50, P <0,001; y la relación existente entre SV y la HR en reposo fue HR en reposo= 74,811 - (0,118 ∙SV), r = 0,50, P <0,001.

Tabla 1. Datos descriptivos de los sujetos. Los datos se presentan en forma de Media ± SD; Pares con diferentes letras en los superíndices presentan diferencias significativas determinadas mediante el test-t de Student. a ≠ b Test de suma de rangos de Mann-Whitney, T = 160 (P < 0,002); c ≠ d, t = 4,12 (P < 0,05), e ≠ f, t = 2,9 (P < 0,007), g ≠ h, t = 3,254 (P < 0,05). VO₂ = Potencia aeróbica máxima.

Tabla 2. Datos descriptivos de los atletas reagrupados sobre la base de su potencia aeróbica relativa a la masa corporal total. DBP= Presión sanguínea diastólica; SBP= Presión sanguínea sistólica

Figura 1. Valores medios de las respuestas submáximas del volumen sistólico (SV) en atletas (rojo) y no atletas (negro). P<0,05; Test t de Student.

Figura 2. VO_2max relativo al peso corporal y SV submáximo de los deportes basados en su VO_2max. El tamaño de la barra y su línea vertical indican la Media ± SEM. El número entre paréntesis, es el tamaño de la muestra de cada grupo. Cada par de letras diferentes hace referencia a que se observaron diferencias significativas entre los grupos (P<0,05) a través del test post hoc de Tukey que se realizó luego del ANOVA.

ANÁLISIS ENTRE LOS GRUPOS

No atletas versus Atletas

Potencia Ergométrica Máxima

El análisis del test-t de Student del test no paramétrico de suma de rangos de Mann-Whitney, demostró que la potencia ergométrica máxima era mayor en atletas que en no atletas (Tabla 1).

Potencia Aeróbica Máxima

El test t de Student demostró que tanto el VO₂máx absoluto como el VO_2maxRel eran mayores en atletas que en no atletas (Tabla 1).

Respuesta de la HR al Ejercicio de Intensidad Submáxima

Los atletas comparados con los no atletas presentaron una respuesta de HR significativamente más pequeña durante el ejercicio submáximo (excepto durante los primeros 2 min del ejercicio) (Figura 3).

Figura 3. Frecuencia cardíaca (HR) (lat·min^-1) del ejercicio submáximo. Los símbolos representan la media y las líneas verticales el error estándar de la media (SEM). * Presentan diferencias significativas establecidas mediante el ANOVA de una vía y el test post hoc de Tuckey (Findex = 26,8, P<0,05).

SV

El test t de Student demostró que el SV era mayor (t=3,751, P <0,05) en los atletas que en los no atletas (Figura 1).

Análisis post hoc del SV entre los Diferentes Grupos de VO_2maxRel

El test de Tukey realizado luego del ANOVA arrojó una diferencia significativa (F=171,127, P <0,05) entre todos los grupos deportivos establecidos sobre la base de sus VO_2maxRel (Treinta

DISCUSIÓN

Análisis entre los Grupos

Potencia Ergométrica Máxima

Tanto la potencia ergometrica máxima como el índice de potencia ergométrica máxima fueron mayores en atletas que en no atletas. Este hallazgo era esperable ya que esta ampliamente reconocido que el entrenamiento físico aumenta la potencia aeróbica (12), aumenta las respuestas neuromusculares y las adaptaciones del músculo esquelético al entrenamiento deportivo (22).

Potencia Aeróbica Máxima

Esperábamos que las respuestas de VO₂máx absoluto y relativo fueran mayores en los atletas que en los no atletas. Este hallazgo es una función del entrenamiento en los diferentes tipos de entrenamiento de resistencia (4). Los atletas tienen mayores Q máximos y VO₂máx (21) que los no atletas.

HR durante el Ejercicio de Intensidad Submáxima

Los atletas en comparación con los no atletas mostraron una HR significativamente menor durante el ejercicio de intensidad submáxima (11) que es una respuesta recíproca positiva al aumento en el SV del ejercicio submáximo con la misma carga de trabajo absoluta (7, 28).

SV

Queda claro a partir de los resultados que el determinante de la respuesta cardiovascular al ejercicio está relacionada a los diferentes tipos de entrenamiento. Los esfuerzos por comprender los factores limitantes de la aptitud aeróbica fisiológica fueron dirigidos hacia la caracterización de los determinantes centrales del flujo sanguíneo. El SV durante el ejercicio de intensidad submáxima es mayor en el grupo de atletas que en no atletas. Este hallazgo es una función de que los atletas que tienen mayor potencia ergométrica máxima, índice de potencia ergometrica máxima (12) que están altamente relacionados con los valores del VO₂máx absoluto y relativo (4,22). Los atletas con valores más altos de VO₂máx tenían valores más altos de SV. Es más que razonable, esperar que la respuesta de SV de los atletas sea una culminación de un aumento en el bombeo del músculo esquelético durante el ejercicio, lo que aumenta el retorno venoso, el llenando diastólico y el volumen diastólico final (21). En conjunto, el VO₂máx de los atletas fue por lo tanto significativamente superior al de los no atletas. Además, el corazón de mayor tamaño, que se sabe tienen los atletas de resistencia, y la cinética más rápida del gasto cardíaco en comparación con los no atletas permitieron una mayor entrega de oxígeno y un mayor uso de oxígeno por los tejidos periféricos (28). El sistema cardiovascular de sujetos no atletas es estimulado por una serie de ejercicios sostenidos para aumentar el SV para cubrir el aumento en las necesidades metabólicas de contraer el músculo esquelético.

Análisis post hoc del SV entre los grupos establecidos según el VO_2maxRel

En el presente estudio las diferencias observadas en el VO₂máx entre atletas de diferentes deportes se centraron principalmente en volumen sistólico (SV) del ejercicio. Se espera que, en deportes de corta duración e intensidad máxima, los atletas de resistencia en comparación con los sujetos que no son atletas, presenten valores de SV significativamente diferentes durante el ejercicio. Sin embargo, el SV no fue significativamente diferente entre atletas de los diferentes grupos de VO₂máxRel, lo que sería un resultado de un mayor ajuste periférico en el suministro de oxígeno a los músculos que están realizando ejercicio. Este punto es interesante, ya que hay evidencia de investigaciones que indica que los factores periféricos, particularmente la dilatación de las arteriolas y la función de bombeo del músculo esquelético, controlan las respuestas circulatorias frente al ejercicio en lugar de los mecanismos cardíacos centrales (6,18).

Si bien el enfoque sobre el VO_2maxRel es importante al analizar las partes que componen la función cardíaca durante el ejercicio, el propio proceso no siempre identifica el factor o los factores limitantes. Si bien el VO₂máx explica la aptitud aeróbica superior en el corredor de fondo altamente entrenado (2, 5), y aunque VO_2maxRel fue significativamente diferente entre los cinco grupos de diferentes deportes, el SV durante el ejercicio de atletas mexicanos de diferentes deportes, no fue significativamente diferente. Este hallazgo parece indicar que el entrenamiento de los atletas en los diferentes deportes no produjo adaptaciones centrales (19) en la misma proporción que en las adaptaciones periféricas, en lo que se refiere a los capilares del músculo esquelético, flujo de sangre y metabolismo de energía (22,31). Por lo tanto, restringir el enfoque al corazón como el determinante del VO₂máx y del éxito deportivo, no siempre puede ser apropiado.

Es necesario reconocer que la discusión anterior sólo refleja el análisis de los factores centrales. El análisis de los factores periféricos de los atletas mexicanos no fue evaluado, especialmente, los aumentos conocidos en la concentración de capilares, enzimas del metabolismo aeróbico (particularmente las vinculadas a la oxidación de lípidos), y el grado en que los diferentes entrenamientos deportivos influyen en las mitocondrias (16,22). La miríada de componentes responsables del flujo circulatorio y de la entrega de oxígeno (15) que también limita el suministro sanguíneo a los músculos en contracción, habla de la mayor importancia de la extracción periférica de oxígeno en el nivel celular (20).

Conclusiones

La estimación del SV en el ejercicio de intensidad submaxima (es decir, SV) nos da la oportunidad de distinguir la diferencia en el volumen de sangre bombeado por latido (SV) entre atletas y no atletas, pero no permite un análisis extenso entre los grupos de atletas de diferentes potencias aeróbicas máximas relativas a su masa corporal total. Si hay diferencias en el SV entre atletas de diferentes deportes y diferentes valores de VO_2maxRel, entonces, es necesario utilizar un método reconocido como el procedimiento de reinhalación de CO₂ y no solo utilizar una ecuación de regresión para determinar el SV.

Agradecimientos

Deseamos agradecer a los entrenadores y a los atletas mejicanos por participar voluntariamente y hacer que este estudio haya sido posible. También deseamos agradecer a EDD-,EDI- y COFAA-IPN por su apoyo académico y administrativo para realizar este estudio.

Dirección para Envío de Correspondencia

Javier Padilla-Pérez, MSc, Fisiología del Ejercicio, Escuela Superior de Medicina 3o Piso, Instituto Politécnico Nacional, Casco de Santo Tomás, DMH, C.P.11340, D.F., Mexico. Tel.: (55)5729-6300, FAX_Extn. 62733, correo electrónico: japadillap@ipn.mx

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Cita Original

Padilla JP, Castillo-Hernández MC, Castillo-Henkel C. Estimation of Submaximal Exercise Stroke Volume Of Mexican Athletes Supports Peripheral Adjustment In VO2max. JEPonline; 14 (3): 80-90, 2011.

Cita en PubliCE

Javier Padilla-Pérez, María del Carmen Castillo-Hernández Carlos Castillo-Henkel (2011). La Estimación del Volumen Sistólico de Atletas Mexicanos durante Ejercicios Submáximos Respalda el Ajuste Periférico del VO2max. .https://g-se.com/la-estimacion-del-volumen-sistolico-de-atletas-mexicanos-durante-ejercicios-submaximos-respalda-el-ajuste-periferico-del-vo2max-1385-sa-Q57cfb272065ba

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