Impacto agudo de ejercicios de fuerza con distinta masa muscular (grande vs chica) sobre el gasto energético y utilización de sustratos.

Impacto agudo de ejercicios de fuerza con distinta masa muscular (grande vs chica) sobre el gasto energético y utilización de sustratos.

Siempre la relación ejercicio de fuerza y control del peso corporal, considerando a éste último como consecuencia de un mayor gasto energético, es de interés en el campo del fitness y la salud. El ejercicio de fuerza se ha demostrado que intensifica el gasto energético (GE) de reposo y se presume que aumenta la oxidación de los lípidos post-ejercicio, lo que sería deseable para la pérdida de peso. Conocer la respuesta del ejercicio de fuerza y su impacto en el uso de sustratos durante dicho ejercicio y en el post-ejercicio, fue siempre también un tema de interés y bastante polémico a la vez.

El uso del coeficiente del intercambio respiratorio (el RER) es un indicador de la utilización del sustrato en condiciones estables y no intensas, y puede usarse para identificar la tasa de oxidación de los lípidos (Haddock 2006, Jamurtas 2004, Ormsbee 2007). Sin embargo, su respuesta a las sesiones del ejercicio de fuerza no se ha investigado extensivamente, y los datos de algunos estudios disponibles son variados y contradictorios.

Investigaciones anteriores han estudiado la influencia de las variables del entrenamiento de la fuerza sobre el GE, la oxidación de lípidos, o el RER, y se han enfocado en la intensidad, volumen, intervalos de pausa, tipo de ejercicio, o diseño de la sesión. Algunos estudios probaron la influencia de sesiones completas de ejercicios de fuerza o compararon ejercicio de fuerza y ejercicio aeróbico.

Muy recientemente, un estudio del profesor Paulo Farinatti (2016) y su grupo de trabajo de la Universidad de Río de Janeiro, comparó el impacto agudo de series múltiples de ejercicios de fuerza realizados con una intensidad similar pero diferente masa muscular sobre el GE y la utilización de sustrato, reflejado por el RER durante y después del ejercicio. La hipótesis de ellos era que la masa muscular ejercitada influiría en el VO2 total y en la tasa de oxidación de nutrientes estimadas por medio del RER, sobre todo la oxidación de lípidos. Ya en un anterior estudio, este mismo autor (Farinatti 2011) comparó diferentes intervalos de pausa entre las series y su incidencia en el VO2 y en el GR en ejercicios de fuerza realizados con masa muscular grande y chica. Allí se comparó la incidencia de grandes músculos reclutados (piernas vs pectorales) y su incidencia en el GE y en una mayor magnitud del EPOC (gasto energético post-ejercicio) (Ver Figura 1).

Figura 1.


Allí, se demostró que el GE estimado a partir del consumo de oxígeno (VO2neto) durante y después del ejercicio era superior después de que los ejercicios se realizaban con una masa muscular más grande que una masa muscular menor. En el último estudio, Farinatti agrega el análisis de la utilización de sustrato con un diseño de estudio parecido. Dicho autor plantea que los carbohidratos son utilizados para la resíntesis de glucógeno después del ejercicio, lo que ayuda a explicar la mayor oxidación de lípidos durante el consumo post-ejercicio excesivo (EPOC).

Farinatti especula que el GE y la necesidad para la glucogénesis posterior serían superiores si una cantidad mayor de masa muscular se ejercita. Así, es factible pensar que la cantidad de masa muscular usada para los ejercicios pueda determinar la utilización del sustrato durante la recuperación post-ejercicio y que los valores de RER reflejarían las diferencias en esta consideración.

Para tal fin, utilizó 10 hombres sanos con al menos un año de experiencia con el entrenamiento de la fuerza (1.6±0.4 años.) y con datos (en promedio) de edad (26±3 años), altura (179±6 cm) y peso corporal (78±7 kg) (Ver Tabla características).


El protocolo: Se evaluaron los datos en cuatro días no consecutivos, entremezclados con intervalos de 48-72 horas. En el primer día, los voluntarios pasaron por las mediciones antropométricas y anamnesis, incluyendo un registro de 24 horas de su ingesta de comida. Los investigadores determinaron el VO2 y RER de reposo, y carga correspondiente a 15 máxima repeticiones (15RM) para el press de piernas horizontal (PP) y apertura de pecho (AP). En el segundo día, medidas de reposo y protocolos para determinar 15RM fueron repetidos para verificar para la confiabilidad. Los sujetos realizaron dos sesiones de ejercicio en un plan compensado los días tercero y cuarto. Los protocolos de ejercicio empezaron 5 minutos después del precalentamiento y era: 5 series de 10 repeticiones con cargas de trabajo de 15RM y pausas de 1 minuto entre las series). Todos los sujetos realizaron los protocolos del PP (la masa muscular más grande) y de la AP (la masa muscular menor) en días diferentes.

El orden de los ejercicios fue compensado y entremezclados por intervalos de 20 minutos. Procedimientos similares fueron adoptados para determinar la carga de las 15 MR correspondientes al PP y a la AP, siendo repetidos después de 48-72 horas para evaluar la confiabilidad de la carga. La correlación de intraclase Test-restest (CCI) y el coeficiente de variación fue considerado satisfactorio (PP: ICC=0.96, P <0.001 y CV=4.2%; AP: ICC=0.97, P<0.001 y CV=4.8%).

Se tomaron medidas corporales y del peso corporal. La superficie del cuerpo (m²) fue determinada usando el protocolo estándar clásico, y la composición corporal fue calculada en base a pliegues cutáneos del muslo, pecho y abdomen. Para evitar algún dato erróneo del efecto térmico de la comida, todos los participantes dieron su registro dietético de 24 horas por entrevista directa. La proporción de macronutrientes en el valor energético total (TEV) recomendado por la Organización Mundial de la Salud y el GE diario de aproximadamente 2400 kcal/día fueron asumidos como referencia (Jamurtas, 2004). El VO2 y la ventilación (VE) se midieron con un analizador VO2000 (Medical GraphicsTM, Saint Louis, MO, USA), en reposo, durante y después del de ejercicio.

Antes de los protocolos de ejercicio, los sujetos permanecían en reposo en un ambiente tranquilo durante 15 minutos o hasta que los RER coincidieran con los valores de reposo previamente evaluados (la variación no podía exceder 5%). Durante el ejercicio, se evaluaron VO2, VCO2, y VE usando un pneumotacómetro de medio-flujo (10-120 L/min). En la realización de las secuencias del ejercicio, el RER se registró durante otros 90 minutos. Se aplicaron los mismos procedimientos adoptados en reposo para la valoración del RER en las mediciones durante la recuperación post-ejercicio. Sin embargo, fue crítico cambiar el pneumotacómetro de medio a bajo flujo. El cambio fue hecho en los 5 a 10 minutos de recuperación y aproximadamente 3 minutos fue exigido para reprogramar el software, recalibrar el sistema, y reasumir la valoración.

Los datos del primer minuto de medición después del reemplazo del pneumotacómetro fueron descartados. En breve, se promediaron los datos del VO2 del respiro-por-respiro post-ejercicio inmediatamente después de la serie última de un ejercicio determinado, y a 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, y 90 minutos de recuperación.

Los puntos de datos del respiro-a-respiro individuales para el VO2 (ml/kg/min) se promediaron para la serie entera y cada minuto de los intervalos de pausa. El VO2 total (L) para un ejercicio determinado fue calculado agregando los valores obtenidos durante las series e intervalos de la pausa. El VO2 absoluto (L/min) y RER durante cada serie, entre los intervalos de las series, y la recuperación post-ejercicio, fueron usados para calcular el VO2 total (definido como la suma del VO2 obtenido durante los ejercicios, intervalos de recuperación, y el EPOC de 90 minutos). El VO2 neto (VO2 total - VO2 de reposo) fue adoptado como el sustituto del GE total.

La aparición de la oxidación de lípidos se relacionó a un RER <0.71, mientras que un valor >1.00 se consideraba que reflejaban la oxidación de los hidratos de carbono. Considerado un RER >0.85 como un índice de la oxidación de grasas a hidratos de carbono, las tasas totales de oxidación de grasas (FAT) y de carbohidratos (CHO) fueron calculadas según el cociente respiratorio sin considerar a las proteínas (28): la tasa de oxidación de CHO = 4.585 CO2 - 3.226 O2; la tasa de la oxidación de grasas = 1.695 O2 - 1.701 CO2, con el O2 y el CO2 expresados en

litros por minuto (L/min) y la oxidación está en gramos por minuto (g/min). La el método del cociente respiratorio sin las proteínas ha sido extensivamente aplicado. Se asume que la cantidad de proteína oxidada es despreciable, y que otros procesos metabólicos que involucran la producción o utilización de O2 o CO2 también son cuantitativamente despreciables comparado a la oxidación de ácidos grasos y glucosa (28).

El consumo de CHO y grasas se promediaron para cada minuto de los intervalos de pausa. El consumo post-ejercicio de CHO y grasas se promedió a cada 5 minutos de la recuperación, empezando con los minutos 11-15 hasta los 86-90 minutos. Se desecharon los primeros 10 minutos de la recuperación para evitar la influencia del cambio del pneumotacómetro, así como el sesgo del VO2 pico logrado durante las sesiones de ejercicio.

Los resultados

El VO2 durante el ejercicio fue superior en PP que en AP (6.54±1.26 L vs 3.31±0.71 LP=0.006). El EPOC también fue superior después del PP que después de la AP hasta 4 minutos de recuperación (P <0.001), produciendo el mayor EPOC neto en el PP que en la AP (7.36±1.10 L vs 4.73±0.99 L, respectivamente; El P <0.001 L a 40 min). Por otro lado, el tipo de ejercicio no afectó la duración del EPOC. El VO2 permaneció significativamente superior comparado a pre-ejercicio hasta 40 minutos de recuperación después de PP y AP (P <0.0001). En los 2 ejercicios,baproximadamente el 45% del EPOC neto fue registrado hasta 5 minutos de recuperación, mientras que el restante 55% correspondió a mediciones tomadas dentro de los 10-90 minutos. El VO2 total neto en el PP fue significativamente superior que en la AP (LP=17.57±3.63 L vs CF=9.96±2.86 L a los 40 minutos de recuperación; P=0.003).

Los resultados para el RER antes y durante los ejercicios se muestran en la Figura 2. Un aumento considerable ocurrió durante ambos protocolos vs la línea de base (P <0.0001). Sin embargo, el RER fue superior en general en el PP que en la AP (1 serie, P=0.005; 3 serie, P=0.0003; 4 serie, P=0.0003).

Valores promedio y resultados del ANOVA en reposo para el coeficiente del intercambio respiratorio y durante el ejercicio (n = 10). AP =b máquina de apertura de pecho; PP = press de piernas horizontal; pre-RER = RER medido al empezar el ejercicio; s1-s5 = series 1 a 5. *diferencia significativa entre los ejercicios (P <0.05). Las barras alrededor de los promedios indican los intervalos de confianza al 95%.

La Figura 2 describe el RER durante la recuperación post-ejercicio. En los primeros minutos de recuperación, el RER fue superior después del PP que de la AP (primeros 4 minutos, P=0.019 a P=0.009), pero los datos indican que la oxidación de lípidos ocurrió después de ambos protocolos de ejercicio. Se identificaron 3 marcadas fases durante el EPOC: 1) En los primeros 4 minutos, el RER permaneció significativamente superior comparado a la línea de base (P=0.02 a P <0.0001); 2) El RER disminuido firmemente dentro de los 10-40 minutos y ninguna diferencia se descubrió vs el pre-ejercicio (P>0.05); 3) Después de los 40 (el AP) o 50 (el PP) minutos hasta el final de la recuperación, el RER fue significativamente más bajo que el pre-ejercicio (RER=0.78±0.04) y los valores fueron compatibles con la oxidación de lípidos (a los 90 min: RER-AP=0.68±0.02, P=0.03; RER-PP=0.65±0.04; P=0.001).

Figura 2. Valores promedio y resultados del ANOVA para el RER durante 90 minutos de recuperación (n = 10). a) AP = máquina de apertura de pecho; b) PP = press de piernas horizontal. * diferencia significativa con los valores de base (P <0.05); † diferencia significativa entre los ejercicios (P <0.05). Las barras alrededor de los promedios indican los intervalos de confianza al 95%.

Los análisis de macronutrientes durante el ejercicio desde la línea de base hasta el intervalo último entre las series (S1 a S4) se presentan en Tabla 2. Como era de esperar, la utilización de los CHO aumentó del primero al cuarto intervalo en ambos ejercicios (P <0.01), con valores superior siendo encontrados para el PP (P <0.01). Ninguna diferencia significativa entre los ejercicios se encontró para la utilización de las grasas (P=0.69).

La Tabla 3 exhibe la utilización de CHO y FAT durante la recuperación post-ejercicio. El consumo de CHO alcanzó el cero a los 35 minutos y 45 minutos después de PP y AP, respectivamente. El consumo de CHO no difirió entre los ejercicios (P=0.62). El consumo de grasas predominó hasta el último intervalo con valores ligeramente superiores siendo detectados en PP que en AP (la oxidación total de grasas promedio = 10.9 g vs 8.4 g, después del PP y de la AP, respectivamente; P <0.01). En ambos ejercicios, la utilización de los CHO en el primer intervalo (por ejemplo, 11-15 minutos de recuperación) fue inferior y la oxidación de grasas fue superior comparado a todos los intervalos después de 20 minutos de recuperación (P <0.001).

Tabla 2. Oxidación de carbohidratos y grasas para la apertura de pecho y press de piernas desde la línea de base hasta el último intervalo entre las series (promedios ±SD) (n = 10).

CHO: oxidación de los hidratos de carbono; FAT: oxidación de las grasas; * diferencia significativa de CHO entre AP y PP (P <0.01); † diferencia significativa entre los CHO en la línea de base y en todos los intervalos entre las series (P <0.01).

Tabla 3. Oxidación de CHO y grasas para la apertura de pecho y el press de piernas dentro de intervalos de 5 minutos durante 90 minutos de recuperación post-ejercicio. (promedio ±SD) (n = 10). CHO: carbohidratos; * diferencia significativa de oxidación de las grasas entre AP y PP (P <0.01); † diferencia significativa de oxidación de los CHO entre la línea de base y los intervalos de 5 minutos de la recuperación (P <0.001) con la excepción del intervalo 16-20 (AP: P = 0.32; PP: P = 0.16); †† diferencia significativa de la oxidación de las grasas entre la línea de base y intervalos de 5 minutos de la recuperación (P <0.001) con excepción del intervalo 16-20 (AP: P = 0.19; PP: El P = 0.24).

Entonces, observamos que los resultados principales fueron: a) el VO2 total durante el EPOC (y por lo tanto, el GE total) fue significativamente superior en el ejercicio realizado con la masa muscular más grande que la masa muscular menor; b) en base a los valores de RER, la oxidación de lípidos ocurrió durante el EPOC después de ambos protocolos de ejercicio. Sin embargo, los análisis de los macronutrientes indicaron que la oxidación de grasas sería más pronunciada ligeramente después del PP que de la AP.

Muchos factores pueden influir en la comparación de respuestas respiratorias durante los ejercicios de fuerza, como el nivel de actividad física de los sujetos o su comportamiento dietético (aunque en el estudio se controlaron ambos factores).

Llamada de atención....

La utilización de calorimetría indirecta durante los ejercicios con mayor producción de CO2 para evaluar el equilibrio de sustratos ha sido cuestionado, principalmente como ya hemos mencionado en anteriores blogs, citando a C. Scott. En uno de sus estudios (Scott, 2012), dice textualmente: 'El consumo oxígeno (VO2) durante el ejercicio aeróbico siempre ha sido considerado independientemente de EPOC. Sin embargo, contrariamente a la separación del VO2 del ejercicio y EPOC, la mayoría de las investigaciones sobre entrenamiento con sobrecarga combinan múltiples períodos de levantamientos intermitentes con períodos de descanso/recuperación entre las series para representar una sola medición de índice-función (Lmin-1) para el entrenamiento entero. Sobre la base de esta metodología, los períodos de descanso/recuperación podrían ser falsamente identificados como parte del ejercicio y no como parte de EPOC. De hecho, si VO2 alcanza el máximo después de las series de entrenamiento con sobrecarga, entonces, parecería posible que los mayores costos aeróbicos se produjeran durante la recuperación y no durante los períodos de levantamiento reales.' En conjunto, los datos revelan que el VO2 luego de entrenamiento con sobrecarga no sigue un patrón típicamente asociado al ejercicio aeróbico donde el VO2 siempre cae exponencialmente hacia los valores de reposo en el momento en que el ejercicio se detiene. Dado los levantamientos breves y los períodos de recuperación/descanso largos (en algunos casos) de algunos programas de entrenamiento con sobrecarga, los mayores índices de VO2 se producen dentro de los períodos de descanso/recuperación y no durante el ejercicio. Desde esta perspectiva, una única medida de índice de VO2 (Lmin-1) utilizada para representar un entrenamiento con sobrecarga completo puede consistir principalmente en VO2 de la recuperación y no del ejercicio. ¿Por qué el exceso consumo de oxígeno post ejercicio (EPOC) cae exponencialmente después del ejercicio aeróbico y aumenta momentáneamente antes de caer después del ejercicio de sobrecarga? Durante el entrenamiento con sobrecarga parecería probable que el músculo se contraiga de manera suficientemente intensa para impedir de la misma forma el flujo de sangre y entrega de O2. Después de la realización de la serie de levantamiento de pesas, podría producirse un exceso similar de VO2 dentro de los períodos de descanso/recuperación entre las series. Mantener la respiración durante el levantamiento puede contribuir adicionalmente con un exceso de VO2 durante la recuperación. Los aumentos de este tipo en los índices de VO2 durante la recuperación y la duración (tiempo) de estos aumentos, deben ser aprovechados dentro del diseño de programas de ejercicio que se centren en los costos de energía.

Continúa Scott acerca del ritmo o tasa del intercambio respiratorio: 'El RER nunca conservó la consistencia durante los períodos de ejercicio y de descanso/recuperación, tomando valores de 0,80 a 1,42 entre y dentro de los protocolos de levantamientos. Dada esta información, no es posible identificar adecuadamente el tipo de sustrato oxidado. Independientemente de los tiempos de períodos de muestreo reales (y bastante variados) el patrón del RER fue similar entre todos los períodos de levantamientos y descanso/recuperación, presentando un aumento al principio seguido por una caída abrupta y luego un levantamiento subsiguiente, seguido por una disminución más lenta; todos dentro de un período de 3 minutos. Este modelo de subidas y bajadas, ciertamente no se asocia con un estado estable y nos da un motivo para centrarnos en EPOC, una medida del VO2, en vez de intentar estimar el gasto de energía de la recuperación/descanso (kJ) sobre la base de la utilización de sustratos. Sin embargo, la utilización de sustratos puede desempeñar un papel importante para diferenciar entre ejercicio y recuperación. Si bien el enfoque puede ciertamente ser colocado en el propio ejercicio, podría ser que los períodos de recuperación múltiples tuvieran un efecto más prominente en la oxidación de grasas y en la pérdida de peso.

De esta manera, y luego de hecha la aclaración respeto al uso del RER en ejercicios de fuerza, Farinatti menciona la dificultad en alcanzar un equilibrio ácido-base durante el ejercicio de fuerza, lo que podría comprometer una determinación exacta de la utilización del sustrato. Es más, al recuperarse de intensas actividades, el RER puede influenciarse por el restablecimiento de reservas de bicarbonato que requieren la incorporación del CO2 en su estructura molecular. Esto podría producir un VCO2 inferior y un menor RER, llevando a la idea falsa que la oxidación de grasas está aumentando. Sin embargo, y lo aclara el autor, esta limitación aplica principalmente a la recuperación de actividades exhaustivas que no eran el caso en los protocolos presentes utilizados pro dicho autor.

Respecto a la implementación de los 2 ejercicios utilizados, se optó por adoptar un ejercicio monoarticular en lugar de un ejercicio multiarticular como el press de banco, lo que parecía más apropiado para asegurar una diferencia sustancial en la masa muscular ejercitada. Lo mismo ocurrió con el número de repeticiones y series, que fueron submáximas, y no exhaustivas, lo cual representa una intensidad muy común en el ambiente del fitness y salud.

Recordemos un estudio que analizamos en un blog de Ratamess y cols. (2007 y 2015) compararon el RER durante y después de 5 series de press de banco realizadas con 5 o 10 repeticiones al 85% o al 75% 1RM, respectivamente. El valor de RER durante los turnos de ejercicio reportados en ese estudio (dentro de 1.05-1.36) fue compatible con los resultados de Farinatti.

En resumen, se puede decir del estudio de Farinatti que los aumentos en el GE post-ejercicio y la oxidación de las grasas fueron mayores después del ejercicio de fuerza realizado con la masa muscular más grande. Desde un punto de vista práctico, esto significa que la oxidación de lípidos ocurrirá durante la recuperación post-ejercicio independientemente de los ejercicios incluidos en la rutina. Sin embargo, deben ejercitarse grupos musculares más grandes si el propósito es aumentar el GE y quizás optimizar la oxidación de grasas después de sesiones de ejercicio de fuerza.

La duración del EPOC fue similar después de los protocolos incluyendo series múltiples de PP y de AP, pero el VO2 total y el RER fueron influenciados por la masa muscular ejercitada, siendo superior en el PP (la masa muscular más grande) que en la AP (la masa muscular más chica). El RER después de ambos protocolos indicó la incidencia de la oxidación de lípidos durante la recuperación post-ejercicio. Los análisis adicionales de los macronutrientes mostraron que la oxidación de lípidos después del PP era mayor por encima de la AP, indicando que la utilización del sustrato puede ser influenciada por la cantidad de masa muscular ejercitada.

Lectura recomendada

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Bibliografía

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P. Farinatti, A.G. Castinheiras Neto, P.R.S. Amorim. Oxygen Consumption and Substrate Utilization During and After Resistance Exercises Performed with Different Muscle Mass. International Journal of Exercise Science 9(1): 77-88, 2016.

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