La contracción muscular desde un punto de vista energético.

“La contracción muscular desde un punto de vista energético”

Diego Silva L.

Profesor de Educación Física, colaborador y conferencista de Physical Training and Sport.

¿Cómo enfocar nuestro entrenamiento? ¿a qué tipo de contracción debo dar prioridad? ¿qué objetivos quiero alcanzar?...

Preguntas como estas son las que nos debemos hacer a la hora de prescribir un plan de entrenamiento deportivo, porque no sólo es importante planificar cargas, períodos de descanso, etc. También debemos planificar el tipo de contracción y qué queremos conseguir con ella. ¿Queremos rehabilitar un paciente de diabetes tipo II? ¿queremos mejorar la capacidad glucolítica de un deportista? ¿queremos mejorar la capacidad oxidativa de la musculatura esquelética? ¿aumentar de tamaño la musculatura?...

Para ello, debemos conocer las incidencias en el sistema energético que tienen los distintos tipos de contracciones, en este caso excéntrica y concéntrica.

Se han realizado varios estudios donde se comparan ejercicios concéntricos versus ejercicios excéntricos. En el primero que vamos a mencionar, se encuentra un menor contenido de la proteína GLUT 4, sólo en los ejercicios de contracción excéntrica, donde esta disminución se mantiene hasta dos días después de la intervención (1), también se observó una disminución en el contenido de glucógeno en proporciones similares a la proteína GLUT 4. Otra limitante es la disminución del contenido de glucógeno que se observó en las primeras 24 horas, con una diferencia significativa respecto del grupo que realizó contracciones concéntricas, en la actividad de la resintesis de glucógeno en el primer día después de la intervención. En contraste con lo anterior, se han realizado algunos estudios en ratas donde se ha encontrado un mayor contenido proteico de GLUT 4, 24 horas después de sostenidas contracciones concéntricas en una piscina (2). Otro Grupo de investigación a cargo de M. Phillips, McMaster University en Canadá (8), hace una comparación entre distintas velocidades de trabajo y su incidencia en la estimulacion de proteinas mitocondriales y sarcoplasmáticas. La contracción rápida, en este caso, consiste en que la fase excéntrica tanto como la concéntrica tengan una duración de 1 segundo; y por otro lado, contraponiéndose, una contracción lenta, la cual, permanence estimulada durante 6 segundos en cada fase (excéntrica y concéntrica). Las contracciones musculares se llevaron acabo hasta el fallo muscular (en este caso, no alcanzar los ángulos de trabajo establecidos) por lo que podemos inferir que este trabajo estuvo realizado bajo condiciones de fuerza resistencia. La tasa de síntesis de proteinas miofibrilares fue más alta en el grupo de la contracción lenta 24-30 horas después de la intervención. Asi también, se encuentra que la tasa de sintesis proteica sarcoplasmática y mitocondrial se elevan en un 114% y un 77% respectivamente, sólo en el grupo de la contracción lenta. Como era de esperarse se encontraron en ambos grupos tasas elevadas de sintesis proteicas mitocondriales, donde el grupo de la contracción lenta presenta un aumento del 175% y el grupo de la contracción rápida muestra una aumento del 126%, ambos con una (P < 0.05).

Otro aspecto importante a destacar es la eficiencia del músculo esquelético durante las contracciones, estudios clásicos como los de Abbott et al. donde se observa un menor gasto energético por parte de las contracciones excéntricas, explicado por el reclutamiento de fibras más eficientes para la producción de ATP, a lo que se le llama eficiencia mecanoquímica (4). La eficiencia mecanoquímica está dada por la relación directa de la síntesis de ATP durante el estado estacionario de la acción excéntrica y concéntrica. A su vez la síntesis de ATP es inferida por la resíntesis de Pcr inmediatamente después del ejercicio (3), donde la máxima capacidad de síntesis de ATP, ignorando que la contribución de Pi, está dada por la siguiente ecuación:

Qmax = Q ﴾1+ Km / [ADP] ﴿

Donde Q es la tasa inicial de resíntesis de Pcr.

Km una constante de corrección de ADP.

Esta relación demuestra que la [ADP] está cinéticamente limitada por la tasa de resíntesis de ATP.

Otra variable importante a considerar es la tasa de hidrólisis del ATP (▲Gatp), donde se asume que una disminuida tasa de resíntesis, sería la resultante de una alta eficiencia mecanoquímica:

Donde: ▲G atp = ▲G◦atp – rt . [ATP] / [ADP] * [Pi]

Si se asume que ▲G◦atp = -32 Kj/ mol a Ph 7,0

En el estudio de Balaman y colaboradores se encontró, comparando la acción excéntrica y concéntrica en igual situación de longitud y tiempo, un alto ▲Gatp, implicando esto una baja eficiencia mecanoquímica demostrada por la resíntesis de la Pcr que fue un 35% más eficiente en la acción excéntrica comparada con la contracción concéntrica. Donde similares observaciones se encontraron en estudios comparativos de EMG comparando las dos acciones (6,7,8) .

Si revisamos el estudio realizado por Person et al. en la Universidad de Ball State Indiana, donde se encontró que la capacidad de resíntesis de glucógeno no sólo depende del tipo de contracción que se realiza, sino que también depende de la cantidad de carbohidratos que se ingieren. En este estudio no sólo se controlan las contracciones separando la pierna izquierda (contracción concéntrica ) y pierna derecha (contracción excéntrica), de lo que se infiere que ambas extremidades descansan y se nutren de igual manera.

Lo primero que se observa es que inmediatamente después, en el muslo de la contracción excéntrica hay una mayor cantidad de glucógeno intramuscular comparando ésta con la pierna de la contracción concéntrica, tendencia que no se mantiene, debido a que apartir de las primeras 12 horas después de la intervención se observa que la pierna que realizó las contracciones concéntricas muestra una diferencia significativa en cuanto al contenido de glucógeno intramuscular comparando ambas contracciones, alcanzando su punto máximo luego de 72 horas pasada la intervención.

No bastando con lo anterior, se puede hacer una subdiferenciación entre los grupos en cuanto a la cantidad de ingesta de carbohidratos, donde se diferencia entre pierna excéntrica con alta y baja ingesta de CHO, lo mismo ocurre para la pierna que realizó el trabajo concéntrico. Como era de esperarse y ordenando los valores obtenidos, se observa que la pierna con el mayor contenido de glucógeno 12, 24 y 72 horas después de la intervención es la pierna de contracción concéntrica, que además recibió una alta ingesta de CHO. Luego viene pierna de contracción concéntrica y una baja ingesta de CHO, después viene la pierna que realizó la contracción excéntrica con alta ingesta de CHO y, por último, la misma contracción con baja ingesta de CHO, encontrándose entre las cuatro, diferencias significativas. Otro punto a destacar, es que la pierna excéntrica con alta ingesta de CHO (8,5 gr /Kg) presentó una similar concentración de glucógeno que la pierna concéntrica con una baja ingesta de CHO (4,3gr/Kg), lo que demuestra la capacidad de la musculatura esquelética de incrementar el almacenamiento de glucógeno incrementando adecuadamente el contenido de CHO en la dieta (9).

Resumen:

Por medio de estos avances en investigación, la planificación de la contracción muscular se ha vuelto cada año más compleja. Los sistemas energéticos se ven influenciados directamente según el tipo de contracción muscular y el tiempo que este está sometido a tensión. Aportes muy importantes en el área de rehabilitación metabólica, donde si bien se sabía que trabajos de fuerza resistencia tenían una influencia positiva en la síntesis proteica mitocondrial, se observa gracias al grupo del laboratorio de metabolismo en la Universidad de McMaster una tasa aún más elevada en los grupos que realizaron contracciones musculares lentas.

La contracción excéntrica si bien presenta una ventaja energética (eficiencia mecanoquímica) con respecto a la contracción concéntrica, hay posterior al ejercicio, una mayor ruptura proteica, lo que nos indica, que en el área de la regeneración la contracción excéntrica tiene una desventaja (captacion de glucógeno) y a su vez, la contracción concéntrica presenta una ventaja regenerativa, debido a la estimulación en la proteina GLUT 4 y la traslocación de ésta.

Por último, cabe resaltar que nuestra ingesta, en este caso de CHO, tiene una relación muy estrecha con la capacidad regenerativa del músculo y por ende del rendimiento de este. La capacidad del músculo para captar CHO se ve aumentada en el momento después de la intervención, por lo que es importante prescribirle al deportista (o paciente), no sólo en que momento el debe regenerar las reservas de CHO, sino también en que cantidad. Naturalmente eso depende bajo que condiciones (tipo de contracción muscular utilizada) se ha realizado el entrenamiento.

Manejando estas variables no sólo se puede trabajar de forma aún más profesional, sino que el deportista está siendo más eficiente, se regenera mejor, lo que disminuye el riesgo lesivo, teniendo como resultado, una incidencia positiva en el Rendimiento Deportivo.

"Un problema bien planteado, es la mitad de un problema resuelto", Albert Einstein.

Referencias

1) Eccentric muscle damage transiently decreases rat skeletal muscle GLUT - 4 protein. Sven Asp, Erik A. Richter. Copenhagen Muscle Research Centre, August Krogh Institute, University of Copenhagen, 1995.

2) Exercise -induced rapid increase in GLUT-4 expression, glucose trasport capacity, and insulin -stimulated glycogen storage in muscle. Semenkovich E. and J.O. Holloszy. 1994.

3) Efficiency of human skeletal muscle in vivo: comparison of isometric, concentric and eccentric muscle action. T.W. Ryschon and S. Balaban. 1997.

4) The physiologic cost of negative work. Abbott, B.C., Bigland , and J.M.Ritchie. 1952.

5) Cellular energetics of dystrophic muscle. Kemp, G.J. and G. K. Radda. 1993.

6) Positive and negative muscular work. Asmussen, E. 1952.

7) Integrated EMG and O2 uptake during positive and negative work. Bigland-Ritchie., and J.J. Woods. 1976.

8) Muscle time under tension during resistance exercise stimulates differential muscle protein sub-factorial synthetic responses in men. M. Phillips, K. Baker Exercise Metabolism Research Group, McMaster University, Ontario Canada.

9) A dynamometric comparison of maximum eccentric, concentric and isometric contractions using EMG and energy expenditure measurements. Seliger V., L. Dolejs and V. Karas.

10) Impaired muscle glycogen resynthesis after eccentric exercise. S. J. Barr and D. Pearson. Human Performance Laboratory , Ball State University , Muncie, Indiana.