¿Cómo nace la Fisiología del Ejercicio?

En 1542, el médico y astrónomo francés Jean Fernel introdujo por primera vez el término fisiología para explicar las funciones corporales (Tipton C, 2006), y después de más de 300 años las palabras fisiología y ejercicio se incluyeron por primera vez en una publicación científica por William Byford (1855). No obstante, los inicios de la Fisiología del Ejercicio como ciencia experimental se remontan al año 1793 cuando el científico Francés Antoine-Laurent Lavoiseir cuantificó por primera vez el consumo de oxígeno de una persona durante el reposo y el ejercicio (Figura 1). A continuación citamos textualmente su reporte: “Un hombre joven en reposo, en una habitación a 26ºC (medido por un termómetro de mercurio), consumió 24 litros de oxígeno por hora. Este consumo aumenta por el frío; con la habitación a la temperatura de 12 ºC, consumió 26,7 litros por hora. Durante la digestión de carne, su consumo fue más alto, alrededor de 34 litros por hora. En ejercicio, levantando un peso de 7,3 kg a una altura de 200 mm en 15 minutos, su consumo de oxígeno fue de 63 litros por hora (Legido Arce JC, 1998). La importancia de este estudio no radica en la precisión de los datos generados, sino en que fue el primer estudio experimental en la Fisiología del Ejercicio, y es por este hecho que Antoine-Laurent Lavoiser es considerado como el primer Fisiólogo del Ejercicio.

Un hito de importancia trascendental en el desarrollo de la fisiología del ejercicio lo constituye la creación del Departamento de Anatomía, Fisiología y Entrenamiento Físico en la Universidad de Harvard en el año 1821. Un año después Fitz, quien colaboró en la creación del Departamento mencionado, fundó el primer laboratorio formal de Fisiología del Ejercicio de la historia, en el que se investigaban sistemáticamente los efectos del ejercicio sobre la función respiratoria, incluyendo la fatiga muscular, el metabolismo y las funciones del sistema nervioso. En este laboratorio se produjeron importantes avances, principalmente en el campo de la fisiología neuromuscular. Sin embargo, en el año 1898 Fitz decide renunciar a su trabajo y el laboratorio se desmanteló completamente.

Desde el año 1898 hasta 1909 puede decirse que el crecimiento de esta ciencia experimental no ha sido demasiado grande. A pesar de los fantásticos aportes del Laboratorio de Fisiología del Ejercicio de la Universidad de Harvard, en esa época aún era muy poco lo que se conocía respecto a las adaptaciones del organismo humano frente al ejercicio físico. Sucede que hasta ese entonces la Fisiología del Ejercicio no había tenido un desarrollo importante, ya que el principal objetivo de los fisiólogos en general era obtener información de valor clínico con aplicación a la medicina. Prueba de ello es un informe que se presentará a continuación redactado por uno de los acompañantes de Thomas Higgs, ganador de la medalla de oro de la maratón de los juegos olímpicos de 1904 en Sant Louis: “A diez millas de la meta, Thomas Higgs mostraba síntomas de una rápida pérdida de conocimiento. Cuando pidió agua, se la negué permitiéndole tan sólo enjuagarse la boca con agua destilada. A siete millas para llegar al estadio, de repente Higgs volvió en sí, en este momento comprendí que había llegado el momento de darle un miligramo de estricnina mezclado con una clara de huevo. A sólo una milla de la meta, llegó en tal estado que a toda costa quería acostarse en el suelo..., pero no se lo permitíamos. Le repetíamos que, si no podía de otra forma, al menos que marchase a grandes pasos, pero que en ninguno de los casos se detuviera. Un poco más tarde, cuando su rostro empezaba a tomar un tono amoratado, le dimos otro miligramo de estricnina con dos huevos y un sorbo de brandy. Además, le vertíamos por todo el cuerpo agua templada del termo que llevábamos en el auto. Refrescado de este modo, de nuevo volvió en sí. Pero, en las dos últimas millas, Higgs se arrastraba con dificultad. Sus ojos ya habían perdido cualquier ápice de brillo, su rostro empalideció por completo, sus brazos colgaban a los largo de su cuerpo, las rodillas se la habían endurecido de tal forma que a duras penas podía levantar las piernas del suelo. Higgs estaba consciente, pero, de vez en cuándo, tenía alucinaciones. En tales circunstancias, la última milla fue para él una tortura continua. Le alimentamos con dos huevos, le volvimos a verter agua y le dimos un sorbo de brandy. Pero, a pesar de todo, Higgs superó las dos últimas subidas antes de la meta, aunque con unos esfuerzos tremendos y, debido al cansancio, no estuvo en condiciones de recibir el premio que había conquistado” (extraído de Platonov V., 1998). Este relato demuestra, fehacientemente, el escaso conocimiento imperante en esa época en diversas áreas de la fisiología del ejercicio y, Higgs lo comprobó mejor que nadie.

En 1909, se inicia el crecimiento definitivo de la Fisiología del Ejercicio mediante la creación de la cátedra de Anatomía y Fisiología y Teoría de la Gimnasia en la Universidad de Copenhague en Dinamarca. El primer catedrático fue Johannes Lindhard, que posteriormente compartió la cátedra con August Krogh. Lindhard y Krogh investigaron el intercambio de gases en los pulmones, iniciaron los estudios sobre la contribución relativa de la oxidación de grasas y carbohidratos durante el ejercicio, midieron la redistribución del flujo sanguíneo durante diferentes intensidades de ejercicio y cuantificaron la dinámica cardiorrespiratoria en el ejercicio. Krogh ganó el premio Nóbel de Fisiología o Medicina de 1920 por el descubrimiento del mecanismo del control capilar del flujo sanguíneo en reposo y en el músculo durante el ejercicio.

En el año 1922 el Británico Archivall Vivian Hill de la Universidad de Manchaster y el Alemán Otto Meyerhoff (Figura 2), recibieron el premio Nóbel por sus descubrimientos en el campo del metabolismo energético. Sus trabajos paralelos sirvieron, entre otras cosas, para distinguir las vías aeróbicas y anaeróbicas de liberación de energía (Basset T. D., 2002), lo que representó un avance maravilloso para la época. Posteriormente, entre 1923 y 1924 Hill y Lupton realizaron mediciones del consumo de oxígeno (VO2) en el ejercicio a diferentes intensidades y crearon el concepto de máximo consumo de oxígeno (VO2 máx.), además establecieron (ya en esa época) cuales son los factores limitantes del VO2 máx. Fue tal el avance logrado por Hill y Lupton en el estudio del VO2 máx que las conclusiones esenciales a las que ellos arribaron permanecen invariables después de más de 85 años de intensa investigación científica.

En el período comprendido entre 1927 y 1943 se creó en los Estados Unidos el Harvard Fatigue Laboratory, que se centró en la investigación sobre la Fisiología del Ejercicio con especial interés en los efectos de la tensión ambiental (tales como frío, calor y altitud). Los trabajos de investigación desarrollados en ese laboratorio dieron un impulso notable a la Fisiología del Ejercicio (Willmore J, Costill D, 1998) y permitieron el desarrollo de otras ramas de la Fisiología del Ejercicio tales como la Termorregulación, la Hidratación, y la Fisiología del Esfuerzo en ambientes hipobáricos.

Entre 1930 y 1970 tres prolíficos investigadores de la Universidad de Copenhague, Erlin Asmussen, Eric Hohwü-Christensen y Marius Nielsen, quienes fueron notables alumnos de Krogh y Lindhard, publicaron una gran cantidad de trabajos científicos en diversas áreas de la Fisiología del Ejercicio como: rendimiento muscular, respuestas cardiorrespiratorias al ejercicio, capacidad máxima de trabajo, adaptaciones en la capacidad oxidativa del músculo esquelético, respuestas hormonales al ejercicio, termorregulación y otras áreas. Al inicio de la década del ’50 Christensen guió la tesis doctoral de uno de los científicos más prolíficos de la historia el Dr. Per- Olof Ǻstrand. En el instituto de Educación Física del Gymnastik-och Iddrottshogskolan (GIH) de Suecia, Ǻstrand y Christensen dirigieron estudios relacionados con el estado de preparación física, ayudando a conocer con más detalle cuales son los factores fisiológicos determinantes para el éxito en diferentes pruebas competitivas. Además, realizaron los primeros trabajos sobre la fisiología de los esfuerzos intermitentes y se interesaron también por estudiar las aplicaciones clínicas del ejercicio. Además, Ǻstrand fundó el Departamento de Investigación en Fisiología del Ejercicio en el Instituto Karolinska, en dónde ha sido el maestro de grandes fisiólogos tales como: Bengt Saltin, Jonas Bergström, Eric Hultman y Karin Söderlund. En 1966, éste grupo de investigadores reintroduce, con Bergstöm a la cabeza, la aguja para efectuar biopsias musculares. Esto hecho fue muy importante para la investigación en el ámbito de la Fisiología Muscular. Dos grandes investigadores que aportaron a este tópico fueron Saltin y Gollnick (de la Universidad de Washington), quienes se encargaron de describir las características particulares de los diferentes tipos de fibras musculares y cómo éstas se adaptan frente a diversos protocolos de entrenamiento. De esta manera, la mayor producción de investigación científica y los avances en la tecnología, no sólo han incrementado el conocimiento, sino que también han contribuido a generar nuevas ramas del mismo, cada vez más especializadas en el campo de la Fisiología del Ejercicio.