Contribución energética en ejercicios de fuerza de alta intensidad.

Analizaremos cómo contribuyen los sistemas energéticos durante algunos ejercicios de fuerza a una intensidad moderada a alta. Sabemos que ejercicio físico es reconocido como una herramienta importante para aumentar el costo energético. Su contribución para el balance energético negativo puede llevar a la reducción de la masa grasa corporal. El costo energético en los ejercicios cíclicos como la cinta ergométrica y el cicloergómetro a intensidades diferentes ha sido un enfoque de varios estudios, permitiendo el establecimiento de la relación entre el trabajo producido y costo energético. Sin embargo, los efectos del ejercicio de fuerza sobre el costo energético es un fenómeno que necesita ser investigado aún más. Algunos autores reportaron que los valores más altos del costo energético ocurren durante la sesión de ejercicio (Phillips y Ziuraitis, 2003).

Por ejemplo, en el estudio de Phillips y Ziuraitis (2003) donde evaluaron el costo energético y la intensidad de un protocolo de entrenamiento de la fuerza de única serie conducido según las pautas del ACSM (del año 1998). Esa sesión de fuerza llevada a cabo por adultos (26.7±3.8 años) duró 24 minutos, con cada serie de ejercicio de 1 minuto, y un período de recuperación de 2 minutos, para 8 ejercicios. Los sujetos realizaron cada levantamiento hasta el fallo. El promedio completado de repeticiones era de 15.2±0.23 para las mujeres y 15.2±0.05 para los hombres y no difirió entre hombres y mujeres, aunque los hombres levantaron un volumen total de peso por sesión significativamente superior (mujeres 4249.4±614.1 vs hombres 8330.7±1131.5; p <0.0001). Durante la sesión de fuerza, los hombres generaron un costo energético absoluto significativamente superior que las mujeres para todos los valores metabólicos (Figura 1), pero estas diferencias no fueron evidentes cuando se expresaba respecto al peso corporal (mujeres 0.05±0.0 kcal·kg-1·min-1 vs hombres 0.06±0.0 kcal·kg-1·min-1). La intensidad expresada como valores de MET (calculado de los datos del ritmo metabólico de reposo individuales) estuvo dentro del rango moderado y no difirió entre hombres y mujeres (ver figura 1).

Figura 1. Phillips y Ziuraitis, 2003.

Mientras otros indican que el costo energético puede empezar a aumentar a partir del aumento post-ejercicio en la tasa metabólica inducida por el ejercicio de fuerza, con un impacto a largo plazo sobre la composición corporal (Schuenke y cols., 2002).

Figura 2. Consumo de oxígeno diario promedio (Protocolo de ejercicio, modo circuito: 4x8-12 MR al 70-80% 1MR, 2’ de pausa entre ejercicios de press de banco, ‘power clean’ y sentadilla). (Schuenke y cols., 2002).

La estimación del costo energético ha sido hecha midiendo el consumo de oxígeno (VO2). Sin embargo, Scott (2006) menciona que la participación del metabolismo anaeróbico podría representar hasta el 39% del costo energético en los ejercicios de fuerza, lo que podría estimarse agregando la acumulación del lactato sanguíneo convertido a equivalentes de O2. Scott (2006) reporta que las medidas del lactato sanguíneo individual en los ejercicios de fuerza tienen un potencial para indicar un costo energético mayor comparado con la sola medida de VO2. Este autor indica que la estimación del costo energético de culturistas se mejora con la inclusión del costo energético anaeróbico estimado a partir del lactato.

Según Robergs y cols. (2007), el método de estimación del costo energético en el ejercicio de fuerza, incluyendo el EPOC es causa efecto. Es más, el propio Scott y otros autores, han demostrado que varios factores independientes contribuyen a la magnitud del EPOC. El consumo de oxígeno post-ejercicio excesivo puede variar, dependiendo ampliamente de la intensidad y duración del ejercicio, período de descanso entre las series, nutrición de pre-ejercicio, y estado de entrenamiento. Por consiguiente, medir el VO2 simplemente después del ejercicio y agregándolo al VO2 del ejercicio, no representan el verdadero costo metabólico del ejercicio de alta intensidad con precisión. A pesar de la evidencia de su inexactitud, los investigadores continúan usando este método. Algunos estudios ignoran la contribución de sistemas de energía mitocondriales simplemente (como el estudio de Phillips y Ziuraitis, 2003), lo que puede ser visto como un método inapropiado e incoherente para cuantificar el costo energético del ejercicio de fuerza.

El método de déficit acumulado de oxígeno (DAO) es una manera de estimar la contribución anaeróbica al costo energético global. El concepto propuesto por Hermanssen y Medbø en 1984, ha sido considerado la medida más aceptada de la capacidad anaeróbica, según Bangsbo. A pesar de las críticas sobre su validez, el DAO se ha usado para estimar la contribución de la producción de energía aeróbica y anaeróbica a intensidades diferentes. En el ejercicio supramáximo, el VO2 se estima por la extrapolación lineal. El DAO es la diferencia entre la demanda de energía estimada y el consumo de oxígeno acumulativo (VO2Ac) durante ese mismo turno de ejercicio (ver Medbo y cols., 1988). El VO2Ac representa la porción de energía obtenida por los procesos aeróbicos y el DAO representa la porción de energía obtenida por los procesos anaeróbicos. Así, su suma iguala el VO2 total durante el ejercicio.

Vale mencionar también una aclaración hecha por Scott (2005) que se puede observar en la tabla 1.

Tabla 1. Allí, cada una de las tareas involucró 27.1 ± 2.3 kJ de trabajo en cinta ergométrica. El gasto energético anaeróbico fue medido como déficit de O2. El ejercicio de ritmo estable requirió 3.5 minutos y se realizó al 47% del VO2máx. El ejercicio intermitente se completó con 3 sprints de 15 segundos al ~177% del VO2máx. El asterisco (*) indica una diferencia estadística del valor del ritmo estable. Tanto los resultados significativos como no significativos tienen importancia. Por ejemplo, sin una estimación razonable del gasto energético anaeróbico puede concluirse falsamente que el gasto energético (es decir, el consumo de O2 del ejercicio + EPOC) para estas dos tareas de caminata y sprints fueron similares (149 vs 165 kJ, respectivamente), cuando ellos son significativamente diferentes (164 vs 273 kJ, respectivamente). La estimación del gasto energético anaeróbico también revela que este componente no es significativo para la tarea de baja intensidad como caminar en ritmo estable (149 vs 164 kJ), pero es para los intensos sprints intermitentes (165 vs 273 kJ). En base al consumo de O2 del ejercicio entre caminar a ritmo estable y los intensos sprints intermitentes (120 vs 16 kJ, respectivamente) se concluyó que el consumo de O2 es una medida no válida del gasto energético del ejercicio para el ejercicio breve y severo en forma intermitente.

Así, a manera de ejemplo, podemos describir extensamente el estudio de Jefferson M. Vianna y cols. (2011), donde el objetivo de dicho estudio fue evaluar la proporción de energía aeróbica y anaeróbica durante ejercicios de fuerza al 80% 1MR, estimado por el método de DAO, así como también evaluar la exactitud de la predicción del costo energético supramáximo. Para tal fin, la muestra comprendió a 14 varones (26.6±5.4 años, 1.77±0.07 m de altura, 80.1±11.4 kg de masa corporal y 11.2±4.6% de grasa corporal), comprometidos en el entrenamiento de fuerza durante al menos un año con tres o más sesiones de entrenamiento de la fuerza por semana. A los sujetos se lo orientó para evitar los ejercicios de fuerza durante el período del experimento, pero fueron autorizados a llevar a cabo sólo entrenamiento aeróbico de baja intensidad y de corta duración (hasta 20 minutos) y calistenia (por ejemplo, ejercicios abdominales, estiramientos). Todos los procedimientos se realizaron en el mismo gimnasio y distribuídos en 6 sesiones. Todas las sesiones de ejercicio se realizaron a la tarde.

Primera Sesión – se midieron la altura, peso y varios pliegues cutáneos (pecho, media-axila, tricipital, subescapular, abdominal, suprailíaco, y muslo. La densidad del cuerpo fue calculada usando la ecuación propuesta por Jackson y Pollock (1978) y la ecuación de Siri fue usada para convertir la densidad en porcentaje de masa grasa. Todas las mediciones se realizaron por la mañana.

Segunda sesión - llevada a cabo el mismo día por la tarde, los voluntarios realizaron el test de 1RM para los ejercicios: press de banco, media sentadilla, tirón de polea alta y extensión de tríceps.

Tercera sesión - después de un intervalo de 72 horas, un retest de 1MR se realizó. La 1MR mayor con menos de 5% de diferencia fue considerada como la verdadera 1MR.

Cuarta sesión - ocurrió 48 horas después del test de 1MR. En esta sesión, el VO2 fue medido para cada ejercicio al 12% y 20% de 1MR.

Quinta sesión - ocurrió después de un período de recuperación de 48 horas. En esta sesión, el VO2 fue medido para cada ejercicio al 16% y 24% de 1RM.

Sexta sesión - se realizó una semana después. En esta sesión, los sujetos realizaron los cuatro ejercicios al 80% 1MR.

Los turnos de ejercicio al 12, 16, 20 y 24% de 1MR, duraron de 3 a 5 minutos (hasta que el agotamiento voluntario o incapacidad de mantener el ritmo aparecían). Después de cada turno de ejercicio, fue incluido un período de recuperación suficiente para que el VO2 baje hasta un valor de más de 2 ml·kg-1·min-1 sobre los valores individuales de reposo. El valor de reposo se tomó como el VO2 inferior promediado sobre 1 minuto durante un descanso de 10 minutos antes del primer turno de ejercicio realizado. Ningún precalentamiento se realizó antes de cualquiera de los turnos de baja intensidad del ejercicio. La cadencia de 20 repeticiones por minuto (1.5 segundos en la fase excéntrica y 1.5 segundos en la fase concéntrica) fue controlada por un metrónomo electrónico. En el turno de ejercicio al 80% de 1MR, los sujetos mantuvieron la misma cadencia, pero realizaron un número máximo de repeticiones hasta el agotamiento final. Durante el ejercicio (incluso los períodos de recuperación) el gas expirado fue continuamente medido por analizador de circuito aéreo abierto (COSMED, K4b2, Roma, Italia). Los gases expirados fueron medidos respiro-a-respiro y un procedimiento de 10 segundos en promedio se usó para el análisis subsecuente. Los valores promedio del VO2 en el último minuto de ejercicio al 12, 16, 20 y 24% 1MR fueron trazados para pronosticar el VO2 al 80% de 1MR. El DAO fue calculado como la diferencia entre la demanda de O2 estimado del 80% 1MR y el acumulado (VO2Ac) durante ese mismo turno de ejercicio (Medbo y cols., 1988). La contribución relativa de energía anaeróbica y aeróbica durante el ejercicio fue determinada por el DAO y el VO2Ac, respectivamente.

La linealidad de las regresiones de VO2 fue más baja en la media sentadilla (r = 0.90) y más alta en los restantes tres modos de ejercicio (R> 0.92). En paralelo, el error estándar de regresión fue más alto para la sentadilla (5.24 ml·kg-1·min-1), comparado con los restantes tres ejercicios (de 1.15 a 1.32 ml·kg-1·min-1). El costo energético predecido y el VO2Ac, así como la contribución anaeróbica fueron mayores en la media sentadilla (Tabla 2).

Tabla 2 .Mediciones del costo energético y estimaciones al 80% 1MR para el press de banco, la media sentadilla, la extensión de tríceps y el tirón de polea.

CET= costo energético total; ESP = error estándar de predicción; IC95 = intervalo de confianza; VO2Ac = consumo de oxígeno acumulativo; DAO = déficit acumulado de O2.* = diferencia significativa (p <0.05) para todos los ejercicios,† = diferencia significativa (p <0.05) entre el press de banco y el tirón de polea.

Este estudio utilizó el DAO para evaluar la proporción de energía anaeróbica y aeróbica durante los ejercicios de fuerza al 80% 1MR. Los resultados principales de este estudio fueron que en cada ejercicio que se estudió, la contribución de energía anaeróbica es predominante. Como vimos, el más anaeróbico fue la media sentadilla.

Recordemos que en este estudio, se seleccionaron intensidades de ejercicio del 12 a 24% para extrapolar las mediciones de VO2 a un turno al 80% de 1MR. Los valores de costo de energía total (CET) para la media sentadilla fue de 72.80±10.27 ml·kg-1, presentando un ESP alto de 19.97±6.05 ml que puede relacionarse a la falta del dominio técnico de los sujetos de ese ejercicio. Por ejemplo, los valores promedios del CET para una carrera de 400m (que dura menos de un minuto) descripta por Reis y cols. (2004), correspondió a 174.0 ± 6.5 ml·kg-1 con un error absoluto (ESP) de 3.41±1.85 ml·kg-1. En el presente estudio de Vianna y cols., el ESP fue inferior en los ejercicios de miembros superiores y con valores promedio que estaban cercanos a los niveles reportados por Reis y cols. (2004). Comparado a los valores reportados para la carrera (Reis y cols., 2004), los valores obtenidos en la media sentadilla en el presente estudio son mucho más grandes. De nuevo, la falta de capacidad técnica de los sujetos podría explicar estos resultados parcialmente. Es más, es probable que el ejercicio de fuerza sea más sensato a las desviaciones de la linealidad en términos de ajuste del VO2 al ejercicio. Aparte del CET, interesaba principalmente cuantificar la contribución de cada uno de las vías de la resíntesis de ATP. El procedimiento que combina la estimación del DAO y la medición directa del VO2 permite estimar la contribución del metabolismo aeróbico y anaeróbico. Los resultados obtenidos en este estudio para la media sentadilla son menores que los del estudio de Schneider y Weber (2002), en los que los ciclistas varones presentaron un DAO de 46.3 ml·kg-1. Otros estudios han identificado valores más superiores que aquellos obtenidos en el estudio de Vianna y cols., tanto en atletas como en sedentarios. Sin embargo la comparación de los valores del DAO en ejercicios de fuerza con otros tipos de ejercicio (por ejemplo, carrera) no revela mucho en la bioenergética del ejercicio de fuerza. Además de la diferencia en la masa muscular involucrada, diferencias en el esquema de la contracción muscular dificultan una comparación directa. Así, más estudios del DAO en los ejercicios de fuerza son necesarios para entender bien el perfil de producción de energía anaeróbica.

Con respecto a la influencia de la masa muscular sobre el DAO, Medbø y Burgers (1990) demostraron que, al usar la pendiente de 10% durante una carrera en cinta ergométrica, el valor del DAO era superior un 24%, comparado con una pendiente de 5%. Similarmente, Olesen (1992) encontró que el DAO de atletas era aproximadamente un 88 a 92% superior durante la carrera en cinta ergométrica con pendiente entre 15 y 20%, comparado a la de una pendiente del 1%. Así, uno esperaría en el ejercicio de fuerza, un DAO superior en ejercicios con una mayor masa muscular involucrada.

Debe notarse, que en el tirón de polea, los valores del DAO fueron más bajos que los del ejercicio de extensión de tríceps, lo que parece contradecir ese principio. Esto podría explicarse por el envolvimiento de grupos musculares que estabilizan el movimiento del cuerpo durante la extensión del codo. Tal inferencia puede sostenerse parcialmente por el estudio de Ogita y cols. (1996), quienes fragmentaron el movimiento de 'crawl' frontal y encontraron un DAO menor para los miembros superiores comparado a los miembros inferiores. Ests autores afirmaron que el envolvimiento de los músculos estabilizadores del tronco era un factor influyente en el DAO.

En el presente estudio de Vianna y cols., los resultados indican que el DAO en el ejercicio de fuerza es influenciado por la participación mayor de masa muscular (media sentadilla), pero también por la influencia del ejercicio que se está llevando a cabo con pesos libres (press de banco) comparado al ejercicio realizado con el uso de poleas (extensión de tríceps y tirón de polea). La proporción de masa muscular involucrada en el ejercicio es un factor limitante en el número de repeticiones en el ejercicio de fuerza. Normalmente, los grupos musculares más grandes tienen una tasa absoluta superior de ATP-PC que los grupos menores, solamente por el tamaño del músculo, que puede promover mayor energía inmediatamente posponiendo el uso de glucógeno muscular como fuente de energía, ofreciendo así una producción de lactato más tarde.

También, los ejercicios multi-articulares podrían retrasar la fatiga promoviendo el recambio de las unidades motoras, sobre todo entre otros grupos musculares, este hecho podría retrasar el fallo muscular concéntrico momentáneo. Otro factor que podría influir en el número de repeticiones sería la curva de longitud-tensión. En realidad, según Rassier y cols. (1999), hay una longitud óptima donde la fibra muscular (específicamente el sarcómero) produce su potencia máxima. Por lo tanto, el número de puentes cruzados puede, en teoría, influir en el resultado del DAO en los ejercicios de fuerza.

En este estudio de Vianna y cols., la contribución aeróbica y anaeróbica del costo energético al 80% de 1MR , indica un patrón peculiar en los ejercicios de tirón de polea y en la extensión de tríceps. En efecto, se observó que había una alta contribución aeróbica en proporción a la masa corporal requerida para el tríceps, lo que podría indicar un rol mayor de los músculos estabilizadores y músculos sinérgicos (Ogita y cols., 1996). En cuanto al ejercicio de tirón de polea, el porcentaje superior se explicaría por el levantamiento “aeróbico” de los brazos sobre la línea del hombro.

Gasto energético (GE) anaeróbico (puntos blancos) y aeróbico (puntos negros) durante el curso de 7, 14, y 21 repeticiones. Téngase en cuenta que el componente anaeróbico parece crecer más en tanto las repeticiones aumentan, indicando quizás un componente del gasto energético anaeróbico creciente para el ejercicio del press de banco. (Scott y cols., 2009).

En el estudio de Scott y cols. (2009), la relación entre la contribución aeróbica y anaeróbica en el press de banco en ocho sujetos que se ejercitaron al 50% de 1MR, indica una relación entre el número de repeticiones (7, 14 y 21) y la contribución anaeróbica (ver figura). Se encontró una contribución anaeróbica del 73.1±14.4% (7 reps), 74.4±9.9% (14 reps) y 71.5±10.8 (21 reps). En el estudio de Vianna y cols, se observó que los valores para el ejercicio de press de banco al 80% de 1MR presentaban valores promedio que eran inversamente proporcionales al componente anaeróbico. Vale la pena aclarar que la fracción anaeróbica calculada en este estudio de Vianna y cols (para 8-11 repeticiones) fue más alta que la observada por Scott y cols. (2009) con 21 repeticiones. La diferencia en la carga que se usó (80% vs 50%), así como los diferentes métodos de estimación del metabolismo anaeróbico, puede explicar las discrepancias.

Los resultados del presente estudio de Vianna y cols, hacen pensar en una gran proporción del metabolismo anaeróbico durante el ejercicio al 80% 1RM en cuatro ejercicios de fuerza que se analizaron utilizando el método del DAO: El press de banco = 77,66±6,95%; la media sentadilla = 87,44±6,45%; la extensión de tríceps = 63,91±9,22%; el tirón de polea = 71,99±13,73%. Los resultados del presente estudio indican que el DAO durante los ejercicios de fuerza presenta un patrón que no coincide con los informes en la literatura para otros tipos de ejercicio. La exactitud de la estimación de la demanda de energía total al 80% 1RM fue aceptable en el press de banco, en la extensión de tríceps y en el tirón de polea, pero no en la media sentadilla. Más estudios faltarían para investigar la validez de este método para el análisis en ejercicios de fuerza.

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