Lo nuevo y lo viejo de la Fisiología del Ejercicio Pediátrico

Oded Bar - Or1


Artículo publicado en el journal Revista de Educación Física, Volumen 31, Número 4 del año .

Resumen

Los investigadores en fisiología del ejercicio pediátrico algunas veces pasan por alto hallazgos publicados que son similares o aún idénticos, a los suyos. El objetivo de esta revisión es proveer ejemplos del patrón antes mencionado. Estos ejemplos están relacionados a los siguientes tópicos: 1) ¿es el plateau en el consumo de O2 un criterio necesario para el establecimiento del máximo consumo de O2 en los niños? 2) la mayor utilización de grasa de los niños durante el ejercicio prolongado, 3) los menores niveles máximos de lactato sanguíneo en los niños, 4) el mayor costo energético metabólico de la locomoción en los niños y las posibles causas de este fenómeno, y 5) el menor gasto cardíaco y volumen de eyección en los niños, a cualquier captación de O2 dada.

Palabras clave: aeróbico, edad, anaeróbico, niños, hemodinamia, historia

INTRODUCCION

Las últimas dos décadas han constituido el surgimiento del interés en la fisiología del ejercicio pediátrico y de la medicina del ejercicio pediátrico. Esto ha sido manifestado por un gran incremento en el número de publicaciones en el área, incluyendo libros de texto, actas de conferencias, un volumen de enciclopedia y una revista científica de ciencias del ejercicio pediátrico.

Esta plétora de citas ha contribuido a diseminar un gran cuerpo de valiosa información. Mientras que la mayoría de esta información es nueva, a veces ocurre que un hallazgo "nuevo" no es realmente nuevo. La confirmación o el rechazo de hallazgos previos es la base indispensable para la generación del conocimiento científico. Por ello, es importante repetir experimentos previamente publicados. Sin embargo, los autores en la literatura del ejercicio pediátrico pasan por alto algunas veces trabajos relevantes o aún idénticos, realizados en el pasado.

Esta no es de ningún modo una revisión histórica de gran amplitud acerca de la fisiología del ejercicio pediátrico. Su intención es destacar varios ejemplos en los cuales la información generada en años recientes ha sido establecida, frecuentemente con resultados idénticos, en el pasado. En agradecimiento a contribuciones anteriores, va a ser dada una focalización particular al amplio estudio de Sid Robinson en 1938 (12) de 93 varones, de 5.7-76 años de edad, y a la disertación doctoral de Per Olor Ästrand en 1952 (1), en la cual este investigador estudio a 112 mujeres de 4-25 años y a 115 varones de 4-33 años.

Criterios para el VO2 máx.

Uno de los criterios para el logro de máximo consumo de O2 (VO2 máx.) es un plateau en el VO2, a pesar de un incremento en la intensidad del ejercicio. Mientras que este criterio ha sido extensivamente usado en estudios relacionados a adultos, los investigadores han notado que los niños frecuentemente llegan al agotamiento durante una evaluación de potencia aeróbica máxima, pero sin un plateau en el VO2. En efecto, aproximadamente el 50% de los niños no alcanzan un plateau (1, 13). ¿Alcanzan esos niños menores niveles de VO2 máx. que aquellos que si alcanzan un plateau?. En 1998, Anita Rivera-Brown reportó un estudio en el cual establecía esta cuestión (11). Como se ve en la Tabla 1, aunque la frecuencia cardiaca fue más alta (diferencia no significativa) en aquellos adolescentes varones que alcanzaron un plateau, el VO2 máx. fue similar en ambos grupos, como lo fue el índice de intercambio respiratorio máximo (RER). ¿Es este un hallazgo nuevo?.

La misma pregunta fue establecida por P.O. Ästrand 46 años antes (1). Como se ve en la Tabla 2, ni la media ni el rango de VO2 máx. difería entre aquellos varones de 14 a 18 años de edad y aquellas mujeres de 14 a 17 años, los cuales alcanzaron un plateau y aquellos que no lo hicieron. En base a estas dos idénticas observaciones, establecidas con una separación de 46 años, el logro de una meseta o plateau del VO2 no debería ser considerado un criterio de VO2 máx.


Tabla 1. ¿Es el plateau del VO2 necesario como criterio de VO2 máx.?. Valores en un ejercicio máximo en cicloergómetro, basado en Rivera-Brown y Frontera (11).


Tabla 2. ¿Es el plateau del VO2 necesario como un criterio del VO2? Valores en un ejercicio máximo en cicloergómetro, basados en Ästrand (1). Los valores para el VO2 máx. están expresados en ml x kg-1 x min-1.

Utilización de Sustratos

En 1992, Martinez y Haymes (8) encontraron que, durante una carrera de 30 min en cicloergómetro, el RER de niñas de 8 a 10 años de edad era menor que en mujeres de 20 a 32 años, las cuales corrieron a la misma intensidad relativa. El RER luego declinaba en las niñas, pero no en las mujeres, a medida que el ejercicio progresaba (Figura 1). Los autores concluyeron que las niñas usaban relativamente más grasa y menos carbohidratos que las mujeres. Ellos luego mencionaron que otros estudios han reportado una tendencia similar.

Sin embargo, es interesante que las publicaciones siguientes al estudio de Martinez y Haymes 1992 consideraban todavía al mismo como el origen de este fenómeno, pero pasaron por alto el trabajo de Robinson, realizado 54 años antes. Como se observa en la Figura 1, Robinson describió un incremento gradual en el RER (usando el término "R.Q." para el cociente respiratorio) desde la edad de 6 años hasta adultos jóvenes entre varones los cuales corrían a 5.6 km/h. El estableció que "la tendencia hacia arriba en el R.Q. con el avance de la edad representa una tendencia incremental para emplear los carbohidratos como el combustible para la actividad muscular".

El luego sugirió que "el bajo R.Q. encontrado en los niños en este estudio puede reflejar una mayor depleción de la reserva de carbohidratos en los niños que en los hombres, durante las 15 horas de ayuno que precedieron al trabajo". Es de este modo aparente que el conocimiento de diferencias dependientes de la edad en la utilización de sustratos tiene por lo menos 62 años de antigüedad.

Niveles de Lactato Sanguíneo

En 1997, Pfitzinger y Freedson (10) publicaron un trabajo de revisión sobre la respuesta del lactato sanguíneo al ejercicio en los niños. Ellos presentaron estudios realizados de 1972 a 1966 y concluyeron que "las concentraciones de lactato han sido consistentemente menores en los niños que el los adultos". La revisión paso por alto un hallazgo idéntico de Ästrand (Figura 2) en 1952 y de Morse y colegas (9) en 1949. Sin embargo, el primero en demostrar que el lactato sanguíneo de los niños-submáximo o máximo- era menor que en los adultos, fue Robinson en 1938 (Figura 2, abajo). De cualquier forma, esta es la primera publicación que sugiere indirectamente que la velocidad de la glucólisis anaeróbica de los niños es deficiente en comparación con la de los adultos. Sin embargo, Robinson también planteó la posibilidad que un lactato máximo bajo en los niños podría reflejar su "mala voluntad para continuar ejercitándose después de que el ejercicio ha dejado de entretenerlos".

Costo de O2 de la Locomoción

Varios estudios en los años recientes han demostrado que el costo de energía metabólica durante la caminata y la carrera es más alto en los niños que en los adultos. Un estudio de MacDougall y colegas (5) es un ejemplo en el cual 134 niños y adolescentes, estratificados por grupos de edades, realizaron una carrera en cicloergómetro a varias velocidades. Como puede ser observado en la Figura 3 (gráfico superior), mientras menos edad tienen los niños, mayor es su VO2 a cualquier velocidad de carrera dada. Mientras que este conjunto de datos fue el primero en incluir una muestra representativa y aleatoria de niños no deportistas en edad escolar, estudios previos han descrito un patrón idéntico. Esto es mostrado en el gráfico del medio de la Figura 3, el cual resume los datos de 81 mujeres, de 4-17 años de edad, que fueron evaluadas por Ästrand (1). Sin embargo, en 1938 ya había sido descrito por Robinson un alto costo energético de la locomoción en niños, los cuales realizaron una única tarea de caminata a 5.6 km/h. Como puede observarse en el gráfico inferior de la Figura 3, el VO2 de los niños era considerablemente mayor que el de los adolescentes, los cuales tenían un VO2 más alto que los adultos. En base a estos datos, Robinson calculó una "eficiencia mecánica" (un nombre inapropiado, ya que la misma es realmente economía mecánica) y encontró que es menor en los niños. Un estudio reciente de Frost y colegas ha demostrado que la principal razón de la baja economía de los niños es debida a un alto grado de co-contracción de los músculos antagonistas en el muslo y en la cadera (4), como fue determinado por electromiografía. En una menor extensión, esto es también debido a una gran producción de trabajo, como fue determinado por análisis cinemáticos (3). En 1952, Ästrand no contaba con datos electromiográficos o biomecánicos para interpretar sus resultados. Sin embargo, el ofreció varias explicaciones: 1) los niños tienen una tasa metabólica de reposo más alta; 2) a cualquier velocidad dada los niños corren a un porcentaje más alto de su potencia aeróbica máxima; 3) los niños tienen una zancada más corta y una frecuencia de zancada más alta; y 4) la técnica de carrera de los niños puede ser deficiente. Robinson no ofreció una explicación para el alto costo energético de la locomoción en los niños.


Figura 1. Diferencias relacionadas a la edad en el índice de intercambio respiratorio (R.E.R) y en el cociente respiratorio (R.Q.), como índices de utilización de grasas y carbohidratos durante el ejercicio. El gráfico de arriba resume los valores de las niñas de 8 a 10 años y las mujeres de 20 a 32 años. El mismo fue reproducido a partir de Martinez y Haymes, 1992 (8). El gráfico de abajo esta relacionado a los varones y esta adaptado de Robinson, 1938 (12).


Figura 2. Diferencias relacionadas a la edad en la máxima concentración de lactato sanguíneo (La). El gráfico de arriba esta basado en Ästrand (1). El gráfico de abajo esta basado en Robinson, 1938 (12).


Figura 3.
Diferencias relacionadas a edad en el costo metabólico de la locomoción. El gráfico de arriba representa los datos de los niños y las niñas y fue reproducido de MacDougall et al., 1983 (5). El gráfico del medio representa los datos para las mujeres y fue reproducido de Ästrand, 1952 (1). El gráfico de abajo representa los datos de los varones y esta basado en Robinson, 1938 (12).


Figura 4.
Comparación de las respuestas hemodinámicas al ejercicio en niños y hombres jóvenes. El gráfico de arriba fue reproducido de Turley y Wilmore (16). El gráfico de abajo fue reproducido de Bar-Or et al., 1971 (2). Q=gasto cardíaco; (a-v)O2= diferencia arteriovenosa del contenido de O2; SV= volumen de eyección.


Figura 5.
Diferencias relacionadas a la edad en la frecuencia cardiaca de reposo de niños y niñas. El gráfico de arriba fue reproducido de Malina y Bouchard, 1991 (10). El gráfico de abajo esta basado en Sutliff y Holt, 1925 (15).

Hemodinámica

Debido a restricciones metodológicas hay relativamente pocos estudios que hayan analizado las diferencias relacionadas a la edad en las respuestas hemodinámicas al ejercicio. En 1997, Turley y Willmore (16) compararon las respuestas del gasto cardiaco, el volumen de eyección, la diferencia arterio-venosa de O2 y de frecuencia cardiaca de niños de 7 a 9 años de edad y adultos de 18 a 26 años de edad, los cuales se ejercitaron en una cintaergómetro y en un cicloergómetro. Como se observa en el gráfico de arriba en la Figura 4, había distintas diferencias relacionadas a la edad: en comparación con los hombres, los niños tenían un gasto cardiaco y un volumen de eyección significativamente más bajo y una diferencia arterio-venosa de O2 y una frecuencia cardiaca significativamente más alta a cualquier VO2 dado. Fueron encontradas diferencias similares entre las mujeres. ¿Es la respuesta hipodinámica de los niños un hallazgo nuevo?

En 1971, Bar-Or y cols. (2) usaron la técnica de re-respiración de CO2 para estudiar las respuestas hemodinámicas de 56 niños de 10 a 13 años de edad en un ejercicio de ciclismo (70% del VO2 máx.). Estos datos fueron comparados con datos de estudios anteriores de hombres adultos jóvenes sedentarios. Como se observa en el gráfico de abajo de la Figura 4, el patrón de diferencias relacionadas a la edad entre los niños y los hombres fue idéntico a aquel reportado por Turley y Wilmore. ¿Es este un nuevo hallazgo?. En 1936, Schneider y Crampton (14) usaron un método de acetileno para determinar el gasto cardiaco y el volumen de eyección de 3 adolescentes varones (edad no reportada), los cuales realizaron un ejercicio de ciclismo (a una intensidad de 8136 J). Comparando sus datos con los estudios anteriores realizados en hombres, "el gasto cardiaco del corazón estaba por debajo de las cantidades halladas en adultos….pero las diferencias no eran proporcionalmente tan grandes como para el volumen de eyección". Es así aparente que la respuesta hipodinámica de los niños al ejercicio fue sugerida ya hace 63 años.

Las diferencias relacionadas a la edad ocurren también en reposo. Algunas de las mismas son importantes para la interpretación del fenómeno relacionado al ejercicio. Por ejemplo, cuando la monitorización de la frecuencia cardiaca es usada como medio para evaluar el gasto energético, uno frecuentemente resta la frecuencia cardiaca de reposo (o durante el sueño) de aquella obtenida durante las actividades físicas. Del mismo modo, el VO2 "neto" es frecuentemente calculado para determinar el costo energético de la locomoción. En su libro de 1991, Malina y Bouchard (6) reportaron datos de frecuencia cardiaca en reposo en niños y adolescentes, basados en un reporte de 1983 de Malina y Roche (7). Como se muestra en el gráfico de arriba de la Figura 5, la frecuencia cardiaca sentado declina marcadamente desde la niñez a la adolescencia. ¿Es este un hallazgo nuevo?.

El patrón de arriba fue reportado por varios autores anteriores, incluyendo a Ästrand en 1952 y a Robinson en 1983, pero aún su hallazgo no era nuevo. Un patrón idéntico fue reportado por Sutliff y Holt en 1925 (15), como se muestra en el gráfico de debajo de la Figura 5. ¡Estos autores reportaron datos similares que Volk en 1850!.

Conclusión

Esta revisión resume varios ejemplos en los cuales se probó que la "nueva" información no es tan nueva. La elección de estos ejemplos fue algo arbitraria, reflejando mi propio interés. La misma no tiene la intención de ser una crítica a los autores contemporáneos, pero más bien un tributo a aquellos investigadores en el área, que varias décadas atrás, frecuentemente usando técnicas menos sofisticadas, establecieron resultados similares y generaron la misma información. Tengo esperanza que esta revisión le de a los investigadores en las ciencias del ejercicio pediátrico un ímpetu para buscar hallazgos previos lo más minuciosamente posible.

Dirección para Correspondencia

O. Bar-Or, M.D. Profesor of Pediatrics, Director, Children's Exercise & Nutrition Centre, Chedoke Hospital Division, Sanatorium Road, Hamilton, Ontario, L8N 3Z5, Canadá. Tel. +1 (905) 521-2100 ext. 7615; Fax. +1 (905) 385-5033. Correo electrónico: Baror@fhs.mcmaster.ca

Comentario del Revisor

Bar-Or destaca la importancia de las bases históricas de las ciencias del ejercicio pediátrico. Claramente, los trabajos de Robinson (1938) y Ästrand (1952) son seminales. Desafortunadamente, muchos estudiantes de las ciencias del ejercicio pediátrico se focalizan solo en un único aspecto de estos estudios clásicos, i.e., VO2 máx. o pico de VO2. Ambos estudios, sin embargo, son análisis mucho más amplios de la respuesta de los niños, adolescentes y adultos jóvenes al ejercicio submáximo y máximo, aunque Robinson considera de hecho el ciclo de toda la vida en los hombres.

El mensaje del artículo de Bar-Or es claro. Necesitamos ser más concientes de nuestras bases históricas. Aunque tendemos a cautivarnos con la tecnología avanzada y la relativa facilidad con la cual pueden ser monitoreadas las respuestas al ejercicio en el presente, ¡lo que es reportado como un "nuevo" o "reciente" desarrollo no es necesariamente así!

Dirección para Correspondencia

Robert M. Malina, Ph.D., FACSM, Department of Kinesiology, Michigan State University, East Lansing, MI 48824-1049, Estados Unidos.

Referencias

1. Bar-Or. O., Shepard, R.J (1971). Cardiac output determination in exercising children-methodology and feasibility. Acta Paed Scand Suppl; 217: 49-52

2. Frost, G., Dowling, J., Bar-Or, O., Dyson, K (1977). Ability of mechanical power estimations to explain differences in metabolic cost of walking and running among children. Gait and Posture 1997; 5: 120-127

3. Frost, G., Dowling, J., Dyson, K., Bar-Or, O (1997). Cocontraction in three age groups of children during treadmill locomotion. J Electromyog Kinesiol; 7: 179-186

4. MacDougall, J.D., Roche, P.D., Bar-Or, O., Moroz, J.R (1983). Maximal aerobic capacity of Canadian school children: prediction based on age-related oxygen cost of running. Int J Sports Med; 4: 194-198

5. Malina, R.M., Bouchard, C (1940). Growth, Maturation, and Physical Activity. Champaign, IL: Human Kinetics: 1-501

6. Malina, R.M., Roche, A.F (1983). Manual of physical statutas and performance in childhood. Manual of physical statutas and performance in childhood

7. Martinez, L.R., Haymes, E.M (1992). Substrate utilization during treadmill running in prepubertal girls and women. Med Sci Sports Exerc; 24: 975-983

8. Morse, M., Schlutz, F.W, Cassels, D.E (1949). Relation of age to physical responses of older boy (10-17 years) to exercise. J Appl Physiol; 1: 683-709

9. Pfitzinger, P., Freedson, P (1997). Blood lactate responses to exercise in children. Part 1, peak lactate concentration. Pediatr Exerc Sci 1997; 9: 210-222

10. Rivera-Brown, A.M., Frontera, W.R (1998). Achievment of plateau and reliability of VO2 max in trained adolescents tested with different ergometers. Ped Exerc Sci; 10: 164-175

11. Robinson S (1938). Experimental studies of physical fitness in relation to age. Int Z Angew Physiol; 10: 251-323

12. Rowland, T.W (1996). Developmental Exercise Physiology. Champaign, IL: Human Kinetics: 1-268

13. Scheider, E.C., Crampton, C.B (1936). The cardio-vascular response of preadolescent boys to muscular activity. Am J Physiol; 114: 473-482

14. Sutliff, W.D., Holt, E (1925). The age curve of pulse rate under basal conditions. Arch Int Med; 35: 224-241

15. Turley, K.R., Wilmore, J.H (1997). Cardiovascular response to treadmill and cycle ergometer exercise in children and adults. J Appl Physiol; 83: 948-957

Cita Original

Bar-Or, O. New and Old in Pediatric Exercise Physiology. Int J Sports Med; 21 Supplement 2: S 113-S 117

Cita en Rev Edu Fís

Oded Bar - Or (2014). Lo nuevo y lo viejo de la Fisiología del Ejercicio Pediátrico. Rev Edu Fís. 31 (4).
https://g-se.com/lo-nuevo-y-lo-viejo-de-la-fisiologia-del-ejercicio-pediatrico-210-sa-T57cfb27117b19

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