Primer umbral ventilatorio

Es muy común en los deportes de resistencia oír la palabra umbral al hablar sobre metodología del entrenamiento o de la valoración del rendimiento deportivo. La tercera acepción del diccionario de la RAE (2001) define esta palabra cómo el valor mínimo de una magnitud a partir del cual se produce un efecto determinado. Los umbrales más “famosos” en el campo de la fisiología del ejercicio son el umbral aeróbico y el umbral anaeróbico (AT de sus siglas en inglés Anaerobic Threshold); nomenclatura que alude a un concepto, y que como tal su definición es conceptual, derivándose de éste otra terminología, quizás más adecuada, para describir el fenómeno fisiológico ocurrido. En párrafos posteriores se aborda esta temática.

Los primeros a definir el AT fueron Wesserman y colaboradores (1964, 1967) en sus trabajos de hace ya años, indicándolo cómo aquella intensidad de ejercicio por encima de la cuál comienza a aumentar de forma progresiva la concentración de lactato en sangre, a la vez que la ventilación se incrementa de una manera desproporcionada con respecto al consumo de oxígeno. Supongo que Wasserman y McIlroy (1964) a raíz de que su estudio original se realizó con individuos cardiópatas, establecieron éste concepto de “anaeróbico”, ya que ellos examinaron si la intensidad del ejercicio se podía detectar a través del incremento de las vías de obtención de energía anaeróbicas (especialmente la glucolisis anaeróbica), con la finalidad de evitar intensidades muy elevadas para estos sujetos. No obstante, a medida que la investigación ha ido avanzando, se ha abierto un gran debate en el mundo de la fisiología del ejercicio sobre la idoneidad del término, ya que éste puede ser confuso. La palabra anaeróbico está relacionada con un ambiente que carece de oxígeno, la cual cosa no sucede cuando hablamos del proceso que rodea al umbral anaeróbico o cuando nos referimos a las vías de obtención de energía anaeróbicas (que no precisen de oxígeno para la progresión metabólica no significa que no esté presente).

A raíz de lo descrito hasta ahora, se puede ver que hay multitud de semántica distinta utilizada -dependiente de los autores de los diferentes estudios- entorno al término AT o al referirse a los cambios fisiológicos que ocurren cuando nos estamos ejercitando a una intensidad creciente, cada una con sus pequeños matices y un evidente porqué, pero que sin embargo, la mayoría de las veces pueden estar expresando el mismo concepto y de esta forma llegar a confundir al lector. Por las distintas cuestiones planteadas, la terminología que quizás sea más apropiada para denominar los distintos umbrales sea la LT (umbral láctico o LT de sus siglas en inglés Lactate Threshold) o VT (umbral ventilatorio o VT de sus siglas en inglés Ventilatory Threshold), ya que son los fenómenos que se miden para su determinación, intentando así dejar de lado para una mejor comprensión la utilización de las palabras aeróbico y anaeróbico. De todas formas, la figura 1 muestra la mayoría de términos que pueden encontrarse en la literatura científica en torno al concepto de umbral aeróbico y anaeróbico, esta vez refiriéndose a éstos como umbrales de lactato, que muchas veces pueden referirse a la misma cuestión.

Figura 1 – Terminología utilizada en relación a los cambios fisiológicos ocurridos comúnmente denominados umbral “aeróbico” y “anaeróbico” (extraído de López, 2006).

Sin embargo, y dejando de lado cuestiones terminológicas, la aplicación del concepto de transición metabólica para el control y la planificación de las cargas de trabajo en el deporte es un enfoque científico fundamental en la programación del proceso de entrenamiento (Stanislav Tzvetkov, 2008). Como se puede observar de la definición anteriormente citada por Wasserman y McIlroy (1964), éste concepto guarda relación con la pérdida del equilibrio ácido-base en el organismo, que puede ser monitorizada, principalmente, a través del concentración de de lactato en sangre (LT) y de la frecuencia respiratoria (VT)(Bollousa, 2012).

De esta manera podemos valorar los distintos umbrales a través de varios métodos, utilizando la medición de lactato en sangre para determinar los LT (método invasivo a través de un analizador de lactato pero que actualmente está al alcance del entrenador de campo por un precio razonable) o a través del análisis de las variables ergoespirométricas, determinando los VT (método no invasivo pero que requiere de un analizador de gases, normalmente bastante costoso).

Después de esta larga contextualización –pero creo que necesaria para un mejor entendimiento del tema- Orr y colaboradores (1982) definen, en primera instancia, el primer umbral ventilatorio (VT1) como la intensidad de ejercicio en la que el lactato comienza a elevarse por encima de los niveles de reposo, pero que no rebasa los 2 mmol/l. Skinner y Mclellan (1980) proponen un modelo trifásico de la transición metabólica ante un ejercicio incremental y los sucesos que van aconteciendo a nivel ventilatorio. La figura 2 muestra un esquema de los fenómenos más representativos a nivel cardiopulmonar. Por incumbencia del presente término, nos centraremos en la primera y el inicio de la segunda fase del modelo.

Figura 2 – Modelo de cambios en el intercambio de fases durante la realización de un test incremental (extraído de López, 2006).

En la primera fase se puede observar como durante la realización de ejercicio de baja intensidad aumenta la cantidad extraída de oxígeno (VO2) por parte de las células musculares activas, a causa de esto la cantidad de oxígeno en la espiración (FEO2) será menor. Por el contrario, la producción de dióxido de carbono (VCO2) se incrementará moderadamente a causa del incremento de la tasa metabólica y por tanto su fracción en el aire espirado (FECO2) será mayor. La relación entre el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono (VO2/VCO2) aumenta de forma lineal. Ya que en esta fase existe poca producción de lactato, se puede afirmar que la producción de ATP necesarios para soportar el trabajo realizado, proviene fundamentalmente del metabolismo oxidativo (López, 2006). Si la intensidad sigue subiendo, se rebasaría esa hipotética frontera entre la fase 1 y la fase 2 -lo que denominaríamos VT1- a causa de una mayor participación del sistema glucolítico por la mayor participación de las fibras tipo II. Los H+ producidos como consecuencia de la disociación del ácido láctico son amortiguados casi en su totalidad por el sistema tampón del bicarbonato, la cual cosa incrementa la producción de CO2 -y por lo tanto la FECO2-, y ésta estimula el centro respiratorio aumentado la ventilación para desecharlo (López, 2006). El aumento de la ventilación obedece a las demandas de evacuación del VCO2 y no a un mayor VO2 por parte de la musculatura (la tasa de éste último aumenta de una forma lineal a la intensidad del ejercicio), de esta manera la respiración extra dará como resultado una menor extracción de oxígeno del aire inspirado a causa de la mayor frecuencia o volumen respiratorio, aumentando concomitantemente la FEO2. Finalmente, se pueden determinar los equivalentes respiratorios del oxígeno y el CO2 -relación entre éstos y la ventilación (VE)- (VE/VO2 y VE/VCO2 respectivamente). Después de ver los fenómenos más destacados tras superar el VT1, es lógico ver como el VE/VO2 comienza a elevarse en la fase 2 (que era inalterable o incluso disminuía en la fase 1), mientras el VE/VCO2 se mantiene firme. La localización de esta primera frontera es totalmente individual, aunque la mayoría de investigadores y docentes la sitúan entorno los 2 mm/l por cuestiones metodológicas.

Una vez vistas y entendidas las bases fisiológicas en torno al concepto del VT1, podemos comprender de manera más eficaz los procedimientos para su determinación, ya que éstos intentan localizar los distintos puntos de inflexión de los parámetros descritos anteriormente en respuesta al ejercicio físico incremental. Los más utilizados son: la VE, el VCO2, el cociente de intercambio gaseoso (R), el VE/VO2, el VE/VCO2 y la presión parcial de O2 y CO2 del aire final de la espiración (PETO2 y PETCO2 respectivamente). La figura 3 muestra la evolución de estos parámetros y la detección del VT1 en función de estos.

Figura 3 – Cambios ocurridos en los determinantes del VT1 en un test incremental escalonado de 1 y 4 minutos (extraído de López, 2006).
Hay otro método para evaluar el VT1 descrito por Beaver y colaboradores (1986), nombrado V-slope. Su exactitud ha sido comparada mediante la metodología de los equivalentes respiratorios o con el umbral láctico (Beaver et al., 1986). Se trata de controlar la relación entre el VO2 y el VCO2 alveolares respiración a respiración durante un ejercicio incremental. Como se ha detallado anteriormente, el VO2 aumenta linealmente durante todo el ejercicio, por el contrario el VCO2 solo lo hace durante la parte inicial del ejercicio a baja intensidad, incrementándose al superar el VT1. De esta manera, tal y como se observa en la figura 4, la relación VO2-VCO2 pierde su linealidad inicial, y el punto en que se modifica la pendiente correspondería al VT1.

Figura 4 – Determinación del VT1 mediante V-slope (extraído de López, 2006).
Finalmente, y tras todo lo visto en esta entrada, López (2006) propone una definición de VT1 más acorde con los sucesos fisiológicos valorados para su determinación, lo expresa como la intensidad del ejercicio correspondiente con una inicial pérdida de la linealidad de la VE junto con el inicio del aumento continuado del VE/VO2 y de la FEO2 o PETO2.
AUTOR

Lic. David Masferrer Llana

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REFERENCIAS

·Beaver, W.L., Wasserman, K., Whipp, B.J., (1986). A new method for detecting anaerobic threshold by gas exchange. J. Appl. Physiol. Bethesda Md 1985 60, 2020–2027.

·Bollousa, D., (2012). Factores determinantes del rendimiento. Apuntes Curso internacional de ciclismo, pedestrismo, triatlóny carrera de avntura. G-SE.

·López, J., (2006), “Transición aeróbica-anaeróbica: conceptos, bases fisiológicas y aplicaciones” en López, J. Fisiología del ejercicio. Editorial Panamericana. 3ª edición. Madrid

·Orr, G.W., Green, H.J., Hughson, R.L., Bennett, G.W., (1982). A computer linear regression model to determine ventilatory anaerobic threshold. J. Appl. Physiol. 52, 1349–1352.

·Skinner, J. S., Mclellan., (1980). The transition from aerobic to anaerobic metabolism. Res. Q. Exerc. Sport 51, 234–48. doi:10.1080/02701367.1980.10609285

·Stanislav Tzvetkov, P.B., (2008). Problems in determination of the ventilatory threshold based on the respiratory exchange ratio in high-level athletes.

·Wasserman, K., Kessel, A.L.V., Burton, G.G., (1967). Interaction of physiological mechanisms during exercise. J. Appl. Physiol. 22, 71–85.

·Wasserman, K., McIlroy, M.B., (1964). Detecting the threshold of anaerobic metabolism in cardiac patients during exercise. Am. J. Cardiol. 14, 844–852. doi:10.1016/0002-9149(64)90012-8


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