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RESPUESTAS Y ADAPTACIONES CARDIOVASCULARES AL EJERCICIO El ejercicio físico puede considerarse como el conjunto de fenómenos mecánicos resultantes del funcionamiento del aparato locomotor, no obstante para que éste se realice adecuadamente y con eficiencia se requiere la participación de todos los sistemas orgánicos, de una forma integrada. Resultan esenciales en este sentido el funcionamiento de los sistemas cardiovascular y respiratorio los que a su vez, al igual que el resto de los sistemas orgánicos funcionan bajo una estricta regulación llevada a cabo por los Sistemas de regulación nerviosa y endocrina, los que a cada momento , tanto durante la realización de un ejercicio fisico de forma aguda, como cuando la actividad física se realiza de forma sistemática , planificada y bien dosificada, provocan cambios en las respuestas orgánicas que garantizan la homeostasia ante una situación de estrés extremo para el organismo como lo es la realización de un ejercicio físico. En este bloque de contenidos se abordaran las respuestas y adaptaciones que se producen en el sistema cardiovascular durante la realización de un ejercicio agudo y crónico respectivamente. Se hará énfasis en que la respuesta cardiovascular al ejercicio depende de mecanismos de regulación nerviosa y hormonal, destacando la función del sistema nervioso simpático asi como de las hormonas adrenalina y noradrenalina sobre el corazón y los vasos sanguíneos. También se expondrán los principales cambios en algunas variables fisiológicas relacionadas con el sistema cardiovascular como consecuencia del entrenamiento de tipo aerobio. Resulta de extrema importancia el análisis y comprensión de todos los aspectos que se abordarán en este tema ya que resultan esenciales para su aplicación como parte del control médico del entrenamiento, facilitando la interpretación de los resultados de las pruebas funcionales que se realicen tanto a nivel del laboratorio como del terreno. Igualmente resultan importantes estos conocimientos para poderlos aplicar, ya sea como parte de la prevención como de la rehabilitación de patologías cardiorrespiratorias y por lo tanto en la promoción de la salud Funciones generales del sistema cardiovascular El sistema Cardiovascular contribuye a llevar el Oxígeno desde los alvéolos pulmonares a los tejidos del organismo, en un vehículo que es la sangre, transportada a través de un circuito de vasos, e impulsada mediante una bomba (el corazón)

La función básica de la circulación es mantener el medio interno de los tejidos corporales relativamente constante. El intercambio real de materiales, tales como nutrientes, metabolitos, gases respiratorios y hormonas entre la sangre circulante y los tejidos tiene lugar a través de la fina pared de capilares y el liquido intersticial. Los grandes vasos solo sirven para conducir la sangre y el corazón provee la energía necesaria mediante la acción de bomba para mover la sangre a través del sistema de transporte. La transportación de O2 y CO2 por la sangre es la función inmediata y principal de la circulación en un hombre que realiza ejercicio en condiciones ambientales ordinarias, esto es así, ya que no hay ningún almacén de O2 en los tejidos y el incremento de los requerimientos de O2 en los músculos que realizan el trabajo debe ser suministrado por la circulación en la medida en que se necesita. Por tanto , la función del sistema cardiovascular durante la ejecución de un esfuerzo físico consiste en llevar el mayor volumen de O2 que le sea posible en la unidad de tiempo a los músculos, por lo que contribuye a satisfacer adecuadamente las exigencias energéticas que requiere el trabajo físico. Cuanto más intenso sea el ejercicio realizado, mayor será el consumo de energía y por lo tanto mayor será la demanda de O2. El aumento del volumen se sangre que fluye a través de los músculos que están trabajando dependen de: a) Aumento del Gasto Cardíaco.( volumen de sangre impulsado por el corazòn en un minuto) b) Vasodilatación Arteriolar y Capilar en los músculos activos, disminuyendo la resistencia al flujo de sangre a traves de ellos c) Vasoconstricción compensatoria en el gran lecho vascular inactivo, tales como piel, vísceras con la resultante desviación del flujo sanguíneo principal a los músculos que eje cutan el trabajo. La respuesta cardiovascular al ejercicio va a estar determinada por mecanismos nerviosos, y locales. REGULACIÓN NERVIOSA DE LA FUNCIÓN CARDIOVASCULAR DURANTE EL EJERCICIO Incluso desde antes que se inicie el ejercicio se produce una respuesta anticipada a este, instaurándose casi instantáneamente modificaciones compensatorias que pueden ser constatadas, tales como un aumento de la frecuencia cardiaca, y de la presión arterial sistólica. Esta respuesta anticipada obedece a un mecanismo de regulación nerviosa, consistente en impulsos que parten de la corteza motora y se

dirigen hacia los músculos, llevando órdenes que provocan la contracción, y simultáneamente envía impulsos [vía hipotálamo], hacia el centro vasomotor de la médula espinal, provocando una fuerte estimulación simpática, que produce efectos sobre el corazón, sobre los vasos sanguineos, y sobre la médula suprarrenal, desde donde se liberan catecolaminas ( hormonas adrenalina y noradrenalina) que potencializan los efectos de la estimulación nerviosa. Fig 5.1

Fig5.1. Mecanismo general de la regulación nerviosa de la respuesta cardiovascular al ejercicio. Fuente.Lopez CH J, Fernández VA eds. Fisiología del Ejercicio 2nd ed .Madrid: Ed Medica Panamericana ; 1998 Con el transcurso del ejercicio se intensifican los impulsos que llegan al sistema simpático desde el centro vasomotor, estructura sobre la cual confluyen impulsos procedentes desde muy diversas regiones , tales como propioceptores de músculos y tendones que participan en el ejercicio ,de quimiorreceptores y barorreceptores, de termorreceptores cutáneos y centrales, de receptores pulmonares e incluso desde receptores que informan de la composición del medio interno [hipoxia, acidosis ,hipercapnia, hipogicemia ] y que también contribuyen a incrementar el tono simpático propio del ejercicio. No podemos dejar de

mencionar la aferencia visual, la auditiva, que también alcanzan el centro vasomotor. CENTRO VASOMOTOR  Constituido por un conjunto de neuronas que tiene funciones diferentes sobre el sistema cardiovascular y se localizan a nivel del tallo cerebral  El centro vasomotor controla el grado de constricción vascular, regula la actividad del corazón.  Sus porciones laterales transmiten impulsos excitadores a través de los nervios simpáticos hasta el corazón, aumentando su frecuencia y su contractilidad, en tanto que la porción medial transmite impulsos por el SN Parasimpático (nervio vago) al corazón , disminuyendo la frecuencia cardiaca.  Por tanto, el CVM, PUEDE AUMENTAR O DISMINUIR LA ACTIVIDAD DEL CORAZÓN, ejerciendo sus acciones a través del sistema nervioso autónomo  El aumento de la actividad simpática produce vasoconstricción en la mayor parte de los vasos sanguíneos de toda la economía y la disminución de la actividad simpática disminuye la vasoconstricción

La estimulación del sistema simpático produce efectos (ó respuestas) en el corazón y sobre los vasos sanguíneos. Fig 5. 2

Fig 5.2: Efectos de la Estimulación simpática sobre la función cardiovascular. Fuente.Lopez CH J, Fernández VA eds. Fisiología del Ejercicio 2nd ed .Madrid: Ed Medica Panamericana ; 1998

Sobre el corazón: la estimulación simpática tiene un efecto activador, aumenta la frecuencia cardiaca, la velocidad de conducción del estímulo por el miocardio, y también la fuerza de contracción, por tanto se produce un aumento del volumen sistólico( volumen de sangre impulsado por el corazón en cada latido) Si sabemos que: GASTO CARDIACO = FC X VS, entonces se entenderá fácilmente que se producirá un aumento del volumen de sangre impulsado por el corazón en un minuto [GC], así también como de la presión arterial sistólica. Sobre los vasos sanguíneos: se producirá una modificación de las resistencias vasculares periféricas, consistente en una vasoconstricción en territorios inactivos y vasodilatación en músculos activos, es decir, permite una redistribución del flujo sanguíneo hacia las áreas con mayor demanda de oxigeno y nutrientes. Parece que este es un mecanismo muy importante en el inicio del ejercicio pero que perderá esta importancia conforme progrese el esfuerzo físico pasando el protagonismo real a los factores locales. Estos factores locales están

relacionados con el grado del metabolismo tisular y actúan sobre las bandas musculares de las arteriolas y los esfínteres precapilares. La hipoxia es posiblemente el factor local más importante en la regulación de la circulación durante el ejercicio, no obstante, se conoce poco sobre su mecanismo de acción. Tambien se ha planteado que el déficit de oxígeno provoca la liberación de otros factores vasodilatadores, entre éstos la liberación de adenosina puede ser determinante. Por tanto , el gasto cardiaco aumenta durante la actividad física ya que los dos factores de los que depende, la FC y el VS, se incrementan durante el ejercicio. Frecuencia Cardíaca. (FC) La aceleración cardíaca durante el ejercicio se produce aun antes de comenzar éste, o sea hay una aceleración anticipada, debido a la tensión muscular o a un estado de alerta que se produce antes de realizar el ejercicio. Este aumento preliminar de la FC está causado por influencias nerviosas de la corteza cerebral que actúan sobre los centros cardíacos en la médula espinal. Vale la pena destacar que durante ejercicios dinámicos la FC aumenta proporcionalmente con la carga de trabajo y el consumo de oxígeno hasta alcanzar el VO2 Máx. Sin embargo hay que tener en cuenta que las relaciones lineales de la frecuencia cardiaca con el trabajo realizado existen en una zona de FC entre 100-170 lat por minuto en personas de edad adulta. Mas allá de 170 lat por minuto se produce un retardo creciente del aumento de la FC con cierta tendencia a acercarse asintóticamente a un valor máximo. Este comportamiento, ha sido utilizado por algunos autores [Conconi] para determinar de forma no invasiva el umbral del metabolismo anaerobio [UMAN] durante el ejercicio. Fig 5.3

Fig 5.3 Relación entre la frecuencia cardíaca y la intensidad del trabajo.. La flecha indica el valor de la carga a partir de la cual se produce una disminución de la velocidad de incremento de la frecuencia cardíaca. Fuente.Lopez CH J, Fernández VA eds. Fisiología del Ejercicio 2nd ed .Madrid: Ed Medica Panamericana ; 1998

La medición de la FC , tanto en el terreno como en el laboratorio, es relativamente simple y esta simplicidad mas su relación con el VO2 y con las cargas de trabajo y de entrenamiento, ha determinado que sea un índice muy sencillo y simple de la función circulatoria durante el ejercicio. Algunos autores como ya se ha referido, utilizan la FC como predictor del umbral del Ac. Láctico aunque hay trabajos que lo ponen en duda., aunque sin lugar a dudas constituye un método práctico que puede ser utilizado para la orientación del entrenamiento .( Fuente : Fritz Z. “Entrenamiento de la Resistencia .Fundamentos, Métodos y dirección del entrenamiento” Barcelona: Ed. Martínez Roca SA; 1991 p160) 

Umbral anaerobio de no entrenados : 50-70 % MVO2 y Fc 140-150 lat/min



Umbral anaerobio de entrenados: 70-80 % MVO2 y Fc 170-175 lat/min



Umbral anaerobio de sujetos muy entrenados: 85-95% de MVO2 y Fc 180-190 lat/min.

Recuperación de la FC después del ejercicio. El tiempo requerido para que la FC regrese a su nivel inicial después de finalizado el ejercicio dependerá de la carga de trabajo impuesta y de las condiciones físicas del sujeto. En individuos con buenas condiciones físicas, bien entrenados, la recuperación ocurrirá más rápidamente que en los débiles o no entrenados. La recuperación se caracteriza por una brusca caída de la FC seguida por un gradual descenso hacia el nivel de reposo. Esta caída inicial después del trabajo se debe principalmente a un cese brusco de los reflejos aceleradores. El tiempo necesario para que el corazón complete su regreso al nivel anterior al trabajo es de unos pocos minutos en el trabajo ligero y moderado, si este se realiza en un ambiente confortable, después de un trabajo fatigoso se pueden requerir 2 o 3 horas de reposo para llegar a la recuperación completa. La recuperación se puede retardar dependiendo del grado de fatiga desarrollado durante el trabajo y esta es afectada por la duración e intensidad del trabajo y por la capacidad física del ejecutante. Fisiológicamente la recuperación implica el cese instantáneo de los reflejos asociados al trabajo neuromuscular, a una gradual eliminación de las catecolaminas ( adrenalina y noradrenalina) , eliminación lenta del ácido láctico y del exceso de calor corporal acumulado durante el trabajo y el consiguiente ajuste vascular para compensar la rápida caída del GC y la gran dilatación del lecho vascular en los momentos del cese del trabajo. Adaptaciones cardiovasculares provocadas por el entrenamiento A continuación nos referiremos de forma específica a las modificaciones CV provocadas por el entrenamiento aerobio 1.- Tamaño cardiaco: Aumento moderado del tamaño del corazón. . Existen diferencias en las características del corazón entre atletas entrenados en actividades de resistencia y de potencia. Los atletas de resistencia se caracterizan por tener un aumento de la cavidad ventricular y un espesor normal de la pared ventricular. Ello implica un mayor volumen diastólico y por tanto un mayor volumen sistólico. Por el contrario, la hipertrofia del sujeto entrenado en actividades anaerobias por ej. ejercicios de fuerza, en los que con cada esfuerzo se

produce un aumento de la postcarga, se caracterizan por una cavidad ventricular normal y una pared ventricular mas gruesa. Su volumen sistólico no difiere del de una persona no entrenada. Estos sujetos no están sometidos a una sobrecarga volumétrica, pero sí a episodios agudos de aumento de la presión arterial, causada por contracciones isométricas, lo que es compensado por un aumento del grosor de la pared ventricular.. Posiblemente otros factores distintos a los hemodinámicos intervengan en las adaptaciones observadas en el corazón del atleta. Se ha sugerido que el factor genético pueda influir en algún grado ya sea directamente sobre el tamaño ó sobre la capacidad de respuesta al entrenamiento. Existe una diferencia fundamental en cuanto a la hipertrofia compensatoria del atleta y la que se produce en diversas patologías cardiovasculares. Mientras que en las patologías la sobrecarga es constante, lo que provoca que las fibras se dilaten más allá de la longitud óptima y la pared miocárdica se adelgace y falle, en el entrenamiento la sobrecarga es solo temporal y se recupera en los períodos en que no se entrena. Además, el entrenamiento no se acompaña de dilatación ó adelgazamiento de la pared ventricular. De hecho los corazones de los atletas de resistencia son usualmente mas grandes que las contrapartes desentrenadas, pero el tamaño del corazón está dentro del rango superior del límite normal. 2.- Frecuencia cardiaca: El entrenamiento de resistencia provoca una disminución de la FC de reposo y durante ejercicios submaximales. Existe una relación lineal entre la intensidad de trabajo y la FC , pero a su vez el comportamiento de la relación lineal difiere entre sujetos entrenados en resistencia y no entrenados. Se observa que mientras la FC de sujetos no entrenados se acelera rápidamente al aumentar la intensidad del trabajo, el comportamiento de esta relación difiere en los entrenados, en los que se observa una menor pendiente, de forma tal que estos atletas pueden realizar mayor intensidad de trabajo con una menor aceleración de la FC, por tanto estos sujetos entrenados pueden hacer mas trabajo y alcanzar un mayor consumo de oxígeno antes de alcanzar una determinada FC máxima. En relación con la FC máxima alcanzada durante esfuerzos máximos, debemos decir que es un parámetro que depende fundamentalmente de la edad, y se relaciona con ésta según la formula de Astrand de la siguiente forma: 220- edad. Es un parámetro se modifica muy poco con el entrenamientoobservandose una disminución ligera.

Por otra parte la recuperación de la FC después de un esfuerzo es mas rápida cuanto mayor sea la aptitud y nivel de entrenamiento del deportista. 3.- El volumen sistólico aumenta tanto en el reposo como durante el ejercicio en atletas entrenados en resistencia al compararlos con no entrenados 4.- Gasto cardiaco: el gasto cardiaco en el reposo es similar en los sujetos entrenados y no entrenados, lo que obviamente está determinado por las modificaciones que en el reposo existen por motivo del entrenamiento en la FC y el volumen sistólico de sujetos entrenados FC VS GC SEDENTARIOS 70lat/min x 71ml/lat = 5000 ml/min ENTRENADOS 5000 ml/min

50 lat/min

x

100 ml/lat

=

Incluso, es posible que en ejercicios submaximales tampoco se produzcan cambios entre sujetos entrenados y no entrenados en relación al gasto cardiaco. En ejercicios maximales los atletas entrenados en resistencia alcanzan valores muy grandes de gasto cardiaco determinados fundamentalmente por el aumento del volumen sistólico, ya que como se conoce, la FC máxima se modifica poco con el entrenamiento. Así por Ej. FC VS GC SEDENTARIO 195 lat/min 113 ml/lat ≈ 22 l/min ENTRENADO ≈ 35 l/min

195 lat/min

179 ml/lat

Los mayores valores de gasto cardiaco máximo que se observan en los sujetos entrenados, determinan la capacidad de alcanzar en éstos un mayor nivel de metabolismo aerobio 5.- Cambios en el consumo de oxígeno y el VO2 Máx. : el consumo de oxígeno durante un ejercicio submaximal y a una misma intensidad de trabajo, puede ser menor en sujetos entrenados como consecuencia de una mayor eficiencia mecánica y/o metabólica. A intensidades

máximas el VO2 máximo puede aumentar de un 5-20 % en sujetos entrenados. Esto se debe a los siguientes factores: a] Por el aumento del gasto cardiaco b] Una mayor capacidad de extracción de oxígeno por los músculos ejercitantes , lo que está relacionado con los cambios bioquímicos,enzimáticos y otros que se producen a nivel muscular 6.- Cambios en el volumen sanguíneo y en la hemoglobina: el entrenamiento de resistencia aumenta el volumen de sangre y su contenido de hemoglobina. .Las condiciones de hipoxia relativa por el aumento de las demandas impuestas por el ejercicio físico sistemático provoca el aumento de la eritropoyesis. El aumento del volumen plasmático parece estar relacionado con un aumento de la actividad del sistema reninaangiotensina- aldosterona que aumenta la reabsorción de sodio a nivel de túbulos renales y aumenta el volumen de líquido extracelular. El aumento del volumen es mas rápido que el de los hematíes lo que provoca una disminución ligera del hematocrito. 7.- Cambios en la densidad capilar del músculo esquelético: varios estudios en humanos y animales han demostrado un aumento de la microcirculación muscular esquelética con el entrenamiento aerobio. Puede producirse un aumento de la capilaridad hasta de un 30% más de capilares que en los sujetos no entrenados Este aumento de la capilaridad provee una mayor superficie de intercambio para los nutrientes y los gases durante el ejercicio. 8 .- Cambios en el flujo sanguíneo muscular y coronario: el aumento de la capilaridad muscular, así como una mejor distribución de la circulación durante el ejercicio , favorece el incremento del flujo de sangre a los músculos durante el ejercicio. E n relación con el flujo sanguíneo coronario, con el entrenamiento disminuye el flujo sanguíneo coronario en reposo y en ejercicios submaximales . El aumento del volumen sistólico y la disminución de la frecuencia cardiaca dan como resultado un consumo de oxígeno miocárdico reducido lo que disminuye los requerimientos de aporte sanguíneo por el miocardio. Por otra parte con el entrenamiento de resistencia si se observa un aumento del flujo sanguíneo coronario durante la realización de ejercicios máximos. Los escasos estudios realizados parecen coincidir en que si bien no se demuestra claramente un mayor diámetro de las coronarias , sí parece que éstas poseen una mayor capacidad de dilatarse durante el ejercicio. Además se ha comprobado que la relación capilares - miofibrillas y la circulación

colateral se encuentran aumentas en el miocardio del corazón del atleta .Estas adaptaciones favorecen el riego sanguíneo al músculo cardiaco. 9.- Diferencia arteriovenosa de oxígeno: en condiciones de reposo el organismo extrae de la sangre arterial unos 5 ml de oxígeno por 100 ml de sangre , pudiendo alcanzar durante el ejercicio hasta 15 ml en el sujeto normal, y 17 ml en el entrenado lo cual indica que la sangre venosa ya queda muy desaturada. Además de los factores centrales que determinan esta diferencia [ tales como el aumento del gasto cardiaco y el aumento de la ventilación , difusión, y transporte de gases que condicionan una mayor llegada de oxígeno a los músculos] , hay que tomar en consideración también factores periféricos, tisulares ó locales que favorecen la capacidad del músculo para extraer el oxígeno y que se modifican con el entrenamiento de resistencia. Estos factores son: a) La mayor capilarización y el predominio de fibras musculares: el % de fibras oxidativas y glucolíticas, en el ser humano está determinado de forma genética y a su vez determina el rendimiento físico en actividades de resistencia ó potencia de un músculo ó grupo muscular determinado. Se ha descrito por el entrenamiento de resistencia la interconversión de fibras musculares de transición hacia formas mas oxidativas desde el punto de vista metabólico. b)Cambios a nivel tisular, relacionados con el aumento del CO2 metabolico y la acidez de los tejidos que favorecen la entrega de O2 a los tejidos. c) Aumento del contenido de mioglobina , lo que se traduce en una mejora del sistema de transporte de oxígeno desde la membrana celular hasta la mitocondria. d) Aumento del número y volumen mitocondrial , lo que contribuye a incrementar el perfil metabólico oxidativo de la fibra muscular. e) Aumento de enzimas oxidativas del ciclo de Krebbs y de la cadena transportadora de electrones f) Mayor utilización de las grasas: esto es debido a una menor utilización del glucógeno y la disminución del ácido láctico provocando el desplazamiento del umbral anaerobio a la derecha. 10) Presión arterial: el entrenamiento de resistencia tiende a reducir las cifras de tensión arterial en reposo y durante ejercicios submaximales, de la tensión arterial sistólica , diastólica y media. En el ejercicio máximo se reduce la presión arterial media y la diastólica, pero no la sistólica. Los mecanismos por los que la TA disminuye en reposo tras un período de entrenamiento aerobio no son bien conocidos planteándose entre otras posibilidades , una disminución de catecolaminas sanguíneas, lo que puede disminuir la resistencia

periférica al flujo de sangre. Igualmente con este tipo de entrenamiento se facilita la eliminación renal de sodio, con lo que disminuye el volumen intravascular y la TA. RESUMEN: En el presente bloque de conocimientos se analizó la respuesta cardiovascular durante el ejercicio físico agudo. Se vio que la respuesta al ejercicio esta provocada por una descarga del sistema nervioso simpático que tiene efectos importantes sobre el corazón y sobre los vasos sanguíneos. Estos ajustes cardiovasculares garantizan la homesotasia y con ello la vida durante el desarrollo de la actividad física. También se analizaron las adaptaciones morfofuncionales que sobre el sistema cardiovascular se producen como consecuencia del entrenamiento aerobio, el que incrementa el tamaño del corazón a expensas fundamentalmente del crecimiento de las cavidades ventriculares, además el corazón late menos rápidamente e impulsa mayor cantidad de sangre en cada latido como expresión de una mayor eficiencia funcional. También disminuye la presión arterial y mejora la llegada de sangre a los músculos activos. AUTOEVALUACIÓN 1. Explique el efecto del sistema nervioso simpático sobre el corazón. 2. Exlique como se modifica el flujo de sangre hacia los diferentes òganos del cuerpo durante el ejercicio 3. Describa las relaciones que se establecen entre la frecuencia cardiaca y la intensidad del trabajo durante el ejercicio, destacando que se conoce como umbral de CONCONI y cual es su importancia practica. 4. Explique que efectos Ud. espera encontrar como consecuencia del entrenamiento aerobio sobre las siguientes variables fisiológicas:  Frecuencia cardiaca en cargas submáximas de trabajo  Volumen sistólico  Presión arterial  Consumo de oxígeno en cargas submáximas de trabajo  Máximo consumo de Oxígeno