¿El VO2max que Medimos es Realmente Máximo?

INTRODUCCIÓN 

El consumo de oxígeno máximo (VO_2max) puede ser definido como la capacidad máxima integrada de los sistemas pulmonar, cardiovascular y muscular para captar, transportar y utilizar O₂, respectivamente (Poole et al, 2008). Generalmente se determina mediante un test de ejercicio incremental en cinta rodante o en bicicleta ergométrica, y el test de VO_2max se ha transformado en una piedra angular en los temas de fisiología clínica y aplicada relacionados al ejercicio físico. Sus aplicaciones son numerosas y puede ser aplicado en atletas de élite o hasta en individuos con varias condiciones patológicas (Mancini et al, 1991; Bassett y Howley, 2000). A pesar de haber sido estudiado durante aproximadamente un siglo, los interrogantes con respecto al VO_2max todavía son fuente de debate y discordancia en la literatura (Noakes, 1998; Bergh et al, 2000; Levine, 2008; Ekblom, 2009; Noakes y Marino, 2009; Spurway et al., 2012). En particular, el estudio de los métodos de medición del VO_2max es un campo de investigación que plantea desafíos a través de los años (Midgley et al, 2007, 2008). Los resultados intrigantes publicados recientemente (Beltrami et al., 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012) han generado un debate adicional con respecto a la medición del verdadero valor de VO_2max y sus mecanismos de limitación/regulación. En este artículo describiremos brevemente los métodos actuales de evaluación y los mecanismos de limitación/regulación del VO_2max, y discutiremos los nuevos resultados de estos dos estudios recientes y sus posibles implicaciones en el campo. 

Mediciones Actuales y Mecanismos de Limitación/Regulación del VO_2max

Uno de los conceptos más populares utilizados para obtener el VO_2max durante un test de ejercicio incremental es la presencia de un plateau (meseta). El origen de este concepto tiene su base en los estudios realizados hace 90 años por Hill y Lupton (1923), quienes propusieron la existencia de una intensidad de ejercicio individual por encima de la cual no se produce aumento en el VO₂ y que representa el límite de la capacidad cardiorrespiratoria. Sin embargo, la necesidad de la presencia del plateau en la determinación de VO_2max tiene limitaciones, porque contrasta con el hecho de que su aparición no es universal (Doherty et al, 2003; Astorino et al, 2005). Con el propósito resolver este problema y asegurar que los individuos siempre alcancen las condiciones "máximas" al final de un test de ejercicio incremental, alcanzando el verdadero valor de VO_2max, se volvió popular el uso de parámetros fisiológicos como criterio para la interrupción de los tests de ejercicio basados en la tasa de intercambio respiratorio, frecuencia cardíaca máxima y las respuestas del lactato sanguíneo (Poole et al, 2008). Sin embargo, cuando estos parámetros se utilizan como criterio para la determinación de VO_2max, pueden subestimar hasta en un 26% el valor medido real (Poole et al., 2008). Finalmente, la solución actual propuesta para la determinación del VO_2max cuando no se produce el plateau, es el uso del VO₂pico que parece ser un índice consistente de VO_2max, siempre y cuando se realice un test de ejercicio constante supramáximo después del test incremental, denominado "fase de verificación"  (Day et al., 2003; Midgley y Carroll, 2009). 

En la actualidad, se discuten dos modelos teóricos principales en la literatura que intentan explicar los mecanismos de limitación y/o regulación del VO_2max. El modelo clásico propone que el VO_2max está limitado por la capacidad máxima del corazón de proporcionar O₂ a los músculos, lo que significa que cuando uno localiza el VO_2max el sistema cardiovascular está trabajando al límite (Ekblom, 2009). Alternativamente, los otros modelos postulan que el sistema cardiovascular nunca alcanza un límite de trabajo, y que el VO_2max está regulado y no limitado, por el número de unidades motoras reclutadas en las extremidades que están realizando ejercicios, los cuales son siempre submáximos (Noakes y Marino, 2009). Así, este modelo propone que siempre existe una reserva fisiológica, tanto cardiovascular como neuromuscular, mientras que el número de unidades motoras reclutadas por los músculos activos durante el ejercicio está regulado por el cerebro para prevenir una falla masiva en los sistemas corporales (Noakes y Marino, 2009). 

El VO_2max que Medimos ¿Es Realmente Máximo? 

Independientemente de los mecanismos de limitación/regulación del VO_2max (Ekblom, 2009; Noakes y Marino, 2009), se cree uno obtiene los verdaderos valores de VO_2max implementando criterios específicos durante el test de ejercicio incremental como la duración (Midgley et al, 2008), presencia de la "fase de verificación" (Day et al, 2003; Midgley y Carroll, 2009), y tasa de adquisición de muestras de VO₂ (Astorino, 2009). Sien embargo, dos estudios recientes, han desafiado estas creencias. 

El primer estudio (Mauger y Sculthorpe, 2012) comparó un test de ejercicio incremental convencional (es decir, con incrementos de carga fijos hasta el agotamiento voluntario) con un test de ejercicio incremental máximo realizado por los sujetos a su propio ritmo regulado por la percepción individual de esfuerzo. La duración total del último fue l0 min, distribuido en 5 fases de 2 min cada una en las que los individuos controlaron la intensidad del ejercicio en cada momento con el fin de alcanzar percepciones individuales de esfuerzo de 11, 13, 15, 17, y 20, respectivamente, en la escala de Borg de 15 puntos. Notablemente, este test incremental máximo realizado al propio ritmo produjo VO_2max significativamente mayores (~ 8%; Figura 1 A) que los valores encontrados durante un test de ejercicio incremental convencional (Mauger y Sculthorpe, 2012). 

El segundo estudio (Beltrami et al, 2012) comparó un test de ejercicio incremental convencional con un protocolo de disminución (es decir, niveles decrecientes de intensidad del ejercicio a lo largo del tiempo). Este protocolo de disminución comenzó con la velocidad utilizada durante la "fase de verificación" del test incremental lo que equivale a 1 km h^-1 más rápido que la última fase lograda durante test de ejercicio convencional. Esta intensidad se mantuvo en el 60% del tiempo individual que los sujetos pudieron tolerar durante la "fase de verificación ", con una reducción subsecuente en la velocidad de 1 km h^-1 durante 30 s y reducciones consecutivas de 0,5 km h^-1 en las cuales cada fase se mantuvo por 30, 45, 60, 90, y 120 s, respectivamente. Al igual que el test incremental máximo realizado al propio ritmo (Mauger y Sculthorpe, 2012), el test decremental propuesto produjo un VO_2max significativamente mayor (4,4%; Figura 1B) en comparación con el test de ejercicio incremental convencional (Beltrami et al. ,2012). 

Figura 1. (A) Datos de VO₂ y de producción de potencia del protocolo incremental realizado al propio ritmo (arriba) y del protocolo incremental convencional (abajo) en un sujeto representativo. Un VO_2max más alto (media grupal ~ 8%) se alcanzó el protocolo incremental realizado al propio ritmo durante el trabajo submáximo. (B) Datos de VO₂ y de velocidad para el test incremental convencional (izquierda) + fase de verificación (medio) y para el protocolo de disminución (derecha) en un sujeto representativo. Con el protocolo de disminución se alcanzó durante el trabajo submáximo un VO_2max mayor (media grupal aprox. 4,4%). El VO₂ se representa mediante las líneas sólidas y la velocidad se representa mediante las líneas discontinuas. Extraído de Mauger y Sculthorpe (2012) y Beltrami et al. (2012) con autorización de BMJ Publishing Group S.A.

La explicación principal sugerida por los autores para los resultados encontrados en el primer estudio (Mauger y Sculthorpe, 2012) es que la naturaleza del protocolo de ejercicios realizados al propio ritmo puede haber permitido una producción de potencia mas alta para el mismo nivel de percepción de esfuerzo o incomodidad, lo que permitiría alcanzar un VO_2max mayor antes del agotamiento voluntario. Esto ocurrió a pesar de que los valores de frecuencia cardíaca, ventilación y tasa de intercambio respiratorio fueron similares a los del protocolo convencional. Factores adicionales como una mayor contribución relativa de las fibras de tipo I dependientes de oxígeno con una consecuente reducción en el componente anaeróbico del test, y/o un aumento en la demanda y utilización de oxígeno debido a la elevada producción de potencia en la última etapa del test incremental realizado al propio ritmo, también podrían haber contribuido con el mayor valor de VO_2max encontrado (Mauger y Sculthorpe, 2012). Es importante destacar que ya se han planteado críticas a este estudio (Chidnok et al, 2013). Al mismo tiempo los autores del segundo estudio (Beltrami et al., 2012) sugieren que diferencias en la percepción de trabajo anticipatoria de los protocolos, creciente en el test incremental convencional y decreciente en el test de disminución, podría haber afectado las regulaciones simpáticas o parasimpáticas y podría haber producido diferentes respuestas metabólicas frente al ejercicio y al mayor VO_2max. Sorprendentemente, ambos estudios demostraron que tanto individuos desentrenados (Mauger y Sculthorpe, 2012), como individuos entrenados (Beltrami et al., 2012) alcanzaron el mayor valor de VO_2max durante los trabajos submáximos, lo que contradice el concepto tradicional que afirma que el VO_2max se produce con trabajos máximos. 

Implicaciones de los Nuevos Resultados 

Una vez reconocido y corroborado que los métodos de medición del VO_2max habituales (es decir, el protocolo de ejercicio incremental convencional) proporcionan, de hecho, el valor submáximo, cuales serían las implicaciones de los nuevos valores verdaderos de VO_2max encontrados (Beltrami et al, 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012) para el cuerpo existente de conocimiento relacionado a este área? En nuestra opinión, una porción considerable del conocimiento científico se vería levemente afectado, debido a la existencia de error sistemático. Por ejemplo, los estudios que tenían el objetivo de verificar el efecto de intervenciones específicas en el VO_2max ya tienen subestimaciones de VO_2max agregadas en sus resultados. Dado que los valores pre intervención y post intervención se miden mediante el mismo protocolo, los efectos de la intervención en los valores del VO_2max aún estarían medidos correctamente, a pesar de la subestimación del verdadero valor de VO_2max. En contraste, los estudios basados en los porcentajes de VO_2max, como la zona de entrenamiento aeróbico para la aptitud cardiorrespiratoria, por ejemplo, qué habitualmente varía alrededor de 50 y 85% del VO_2max, tendrían su rango de intervalo desplazado hacia la derecha. Igualmente, sería necesario revisar las ecuaciones indirectas para estimar VO_2max, dado que las mismas utilizan valores de referencia del VO_2max que según los nuevos resultados (Beltrami et al., 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012), son submáximos. No obstante, sabiendo la magnitud de la subestimación del VO_2max por los protocolos incrementales convencionales, las ecuaciones matemáticas podrían proporcionar correcciones a posteriori, para reducir/corregir tales inexactitudes. 

Contrariamente al impacto relativamente menor descripto anteriormente, los resultados de un VO_2max mayor al encontrado normalmente con tests de ejercicio incremental convencionales no concuerdan con los modelos teóricos propuestos para explicar sus mecanismos de limitación/regulación (Ekblom, 2009; Noakes y Marino, 2009). Si los valores de VO_2max encontrados hasta ahora con los tests incrementales convencionales están limitados por la capacidad máxima del corazón de proporcionar O₂ a los músculos (Ekblom, 2009), ¿cómo podemos explicar este aumento (Beltrami et al, 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012)? Nosotros identificamos dos posibilidades. El modelo teórico puede ser todavía correcto, lo que significa que el VO_2max está efectivamente limitado por la capacidad máxima del corazón, a pesar de que, los valores de VO_2max encontrados durante los tests incrementales convencionales no son verdaderamente máximos, y los protocolos alternativos podrían ser capaces de aumentarlo. Por el contrario, el modelo estaría equivocado en afirmar que el VO_2max está principalmente limitado por la capacidad cardíaca, y podría existir otro mecanismo para explicar su limitación/regulación. El otro modelo teórico (Noakes y Marino, 2009), a su turno, tampoco concuerda con los resultados. ¿Si el cerebro para de prevenir el fracaso catastrófico en los sistemas corporales regula el número de unidades motoras reclutadas durante el ejercicio regulando el VO_2max que se puede alcanzar, por qué permitiría el cerebro a los individuos alcanzar con estos dos nuevos protocolos valores de VO_2max mayores que los alcanzados durante los tests incrementales convencionales (Beltrami et al, 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012)? ¿No debería el cerebro, basado en la retroalimentación aferente de los diferentes sistemas, regular el número de unidades motoras reclutada de manera similar, independientemente del protocolo del ejercicio realizado? 

Una posible explicación para los resultados recientes puede ser obtenida volviendo a la propuesta de Jones y Killian (2000), quiénes revisaron la evidencia para demostrar que, en lugar de limitaciones basadas en los mecanismos capacidad de entrega de oxígeno, las limitaciones cardiorrespiratorias y de ejercicio se basan en los síntomas. Estos autores, considerando los datos de percepciones periféricas y centrales de esfuerzo, destacaron  la importancia de considerar estos síntomas como factores limitantes cuando se mide el rendimiento físico y el VO_2max (Jones y Killian, 2000). Un modelo teórico reciente enfatiza la importancia superior del esfuerzo en el rendimiento, la regulación y la tolerancia de ejercicios de resistencia (Marcora y Staiano, 2010; Smirmaul et al, 2013). Los mayores valores de VO_2max alcanzados (Beltrami et al, 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012) pueden haber estado asociados con respuestas perceptuales alteradas debido a las diferencias en los protocolos usados. Sin embargo, esta posibilidad sigue siendo especulativa. 

CONCLUSIÓN 

Las propuestas de diferentes protocolos de ejercicio que producen valores de VO_2max mayores a los que se obtienen normalmente durante los test de ejercicio incremental convencionales deben interesar a la comunidad de fisiólogos del deporte y del ejercicio. Al mismo tiempo que tales resultados afectan ligeramente una porción considerable de los conocimientos, también desafían a los modelos teóricos para explicar la limitación/regulación de VO_2max. Además, también ponen en duda el concepto de que VO_2max ocurre en el trabajo máximo. Si bien trabajos recientes han demostrado que es posible mantener un plateau convencional en el VO_2max hasta por 15 min disminuyendo la carga de trabajo de los individuos, lo que significa durante el trabajo submáximo (Petot et al, 2012; Billat et al, 2013), no se sabe si lo mismo es posible para los valores superiores de VO_2max encontrados (Beltrami et al, 2012; Mauger y Sculthorpe, 2012). La sugerencia que los valores de VO_2max son tarea-dependientes, y que el test de ejercicio incremental convencional no produce los verdaderos valores máximos es atractiva. Sin embargo, comprender cómo estos nuevos protocolos de ejercicio producen valores mayores de VO_2max, como es la influencia de los diferentes protocolos en las respuestas perceptuales y mediciones de VO_2max, determinar sus implicaciones y aplicaciones generales y cuales son los mecanismos de limitación/regulación específicos que sustentan el VO_2max, son nuevos horizontes que los científicos del deporte y ejercicio pueden explorar.