Relación VO2 – Carga de Trabajo (WR) y Eficiencia

La “eficiencia” real global con la cual la energía química de un sustrato metabólico es utilizada (considerada como el “ingreso” de energía al sistema) y transformada en energía mecánica durante una tarea (considerada la “salida” de energía del sistema) puede calcularse a partir de la relación entre la WR, el estado estable de VO₂ y su equivalente calórico de la mezcla de sustratos que están siendo oxidados determinado a partir de cociente respiratorio (RQ) en estado estable. Por ejemplo, se ha demostrado que el incremento en el VO₂ en estado estable (VO₂SS) es relativamente constante en función del incremento de la carga para una cicloergometría de intensidad moderada y con una frecuencia de pedaleo constante. La pendiente característica de la relación VO₂ – WR (ΔVO₂/ΔWR) (Whipp, 1994, Wasserman et al., 2005) es fácil de recordar:

~ 100 mL · min· W^-1 o 1 L· min· 100 W^-1 (1)

Por lo tanto, la respuesta del VO₂SS para un adulto de 70 kg pedaleando en un cicloergómetro a 60-70 revoluciones por minuto sin resistencia aplicada a los pedales, se comprende de: (i) el VO₂ de reposo (~ 250 mL·min^-1) y (ii) el VO₂ adicional “no medido” requerido para mover la masa de las piernas a 0 W (~ 250 mL·min^-1).

A partir de esta respuesta inicial del VO₂ de ~ 500 mL·min^-1, la aplicación de una carga de 100 Watts (W) resultará en un incremento del VO₂SS de ~ 1000 mL·min^-1, dando un VO₂SS absoluto de ~ 1500 mL·min^-1. En caso de sujetos obesos o que posean “piernas pesadas”, incrementará el VO₂SS de ejercicio como resultado de un incremento dependiente de la masa en el VO₂SS para un ejercicio de ciclismo sin carga (i.e., debido a un incremento del trabajo no medido a 0 W). Sin embargo, el incremento en el VO₂SS asociado con el incremento medido en la carga de trabajo (i.e., la pendiente ΔVO₂SS/ΔWR) será la misma que para un sujeto no obeso (Dempsey et al., 1966, Whipp et al., 1976, Whipp and Davis, 1984). Por lo tanto, mientras que el rendimiento en una tarea sea “ineficiente” en el sentido de que la energía total y el costo de oxígeno sean altos, la eficiencia para transducir la energía metabólica en trabajo muscular efectivo no lo será. En ambos casos la “eficiencia” (η) en estado estable será de un 30%.

La eficiencia de trabajo calculada en humanos es relativamente constante para un individuo dado durante un ejercicio en estado estable y dentro del dominio de intensidades moderadas, pero varía un 26-32% en individuos cuya composición de fibras es diferente en los músculos que generan fuerza (Coyle et al., 1992, Mogensen et al., 2006). Sin embargo, la eficiencia de trabajo no varía en función del nivel de aptitud física, edad o sexo del sujeto.

REFERENCIAS

COYLE, E. F., SIDOSSIS, L. S., HOROWITZ, J. F. & BELTZ, J. D. 1992. Cycling efficiency is related to the percentage of type I muscle fibers. Med Sci Sports Exerc, 24, 782-8

DEMPSEY, J. A., REDDAN, W., BALKE, B. & RANKIN, J. 1966. Work capacity determinants and physiologic cost of weight-supported work in obesity. J Appl Physiol, 21, 1815-20

MOGENSEN, M., BAGGER, M., PEDERSEN, P. K., FERNSTROM, M. & SAHLIN, K. 2006. Cycling efficiency in humans is related to low UCP3 content and to type I fibres but not to mitochondrial efficiency. J Physiol, 571, 669-81

WASSERMAN, K., HANSEN, J. E., SUE, D. Y., STRINGER, W. W. & WHIPP, B. J. 2005. Principles of Exercise Testing and Interpretation: Including Pathophysiology and Clinical Applications, Philadelphia, Lea & Febiger

WHIPP, B. J., BRAY, G. A., KOYAL, S. N. & WASSERMAN, K. 1976. Exercise energetics and respiratory control in man following acute and chronic elevation in caloric intake. In: BRAY, G. A. (ed.) Obesity in Perspective. Washington: US Government Printing Office.

WHIPP, B. J. & DAVIS, J. A. 1984. The ventilatory stress of exercise in obesity. Am Rev Respir Dis, 129, S90-2

WHIPP, B. J. 1994. The bioenergetic and gas exchange basis of exercise testing. Clin Chest Med, 15, 173-92