Ciencias del Deporte y la evolución de la Fisiología y la Bioquímica del Ejercicio:

Transcripción

1 Ciencias del Deporte y la evolución de la Fisiología y la Bioquímica del Ejercicio: Qué ha pasado en los últimos 50 años? Qué implicancias tiene sobre el entrenamiento deportivo y la competencia, en diferentes disciplinas? Dr. Juan Carlos Mazza (Argentina)

2 Qué son las Ciencias del Deporte El ejercicio, la actividad deportiva, el entrenamiento y las diferentes disciplinas competitivas tienen, en la actualidad un profundo y complejo sustento científico, basado en las Ciencias del Deporte, conjunto de Ciencias entre las que se destacan la Fisiología del Ejercicio, la Bioquímica del Ejercicio, la Medicina del Deporte, la Nutrición Médico Deportiva, la Fisioterapia del Deporte, la Biomecánica y la Psicología del Deporte, entre otras tantas Ciencias.

3 Columnas vertebrales de la Medicina, la Nutrición y las Ciencias del Deporte Fisiología del Ejercicio + Bioquímica del Ejercicio + Nutrición e Hidratación Médico-Deportiva = ADAPTACIÓN

4 Fisiología del Ejercicio Campo de la Ciencia que estudia las respuestas del organismo humano a los estímulos del ejercicio y la actividad física. Encuadra todos los aspectos biológicos, ante una carga de trabajo físico, es decir que expresa cómo funcionan los diferentes sistemas metabólicos y órganos, ante diferentes tipos de esfuerzo, y qué modificaciones se generan en los tejidos, ante estímulos de ejercicio.

5 Bioquímica del Ejercicio La Bioquímica del Ejercicio analiza el comportamiento de los metabolismos y nutrientes ante diferentes cargas de ejercicio, durante la actividad física general, el entrenamiento y la competencia.

6 Principios básicos que relacionan los principios fisiológicos con las cargas de entrenamiento El Circuito Biológico - Metodológico - Nutricional: De la Célula al Entrenamiento Deportivo Metabolismo Celular y Energía Feedback (+) o (-) Nutrición Estímulo físico de carga de entrenamiento Nutrición Entrenamiento Deportivo / Competencia

7 Objetivos de la Fisiología / Bioquímica del Ejercicio, el Entrenamiento y las Ciencias del Deporte # Entender el funcionamiento fisiológico del organismo ante diferentes tipos de esfuerzo. # Planificar y periodizar las cargas de trabajo de acuerdo al conocimiento científico. # Comprender que los objetivos de un entrenador deben ser lograr la adaptación física, prevenir sobreentrenamiento - lesiones, y aumentar la performance, y que para ello se requieren conocer mecanismos y procesos fisiológicos / bioquímicos.

8 Sustento científico: El problema de la Interdisciplina Formación científica interdisciplinaria : En qué consiste? Consiste en educar horizontalmente y longitudinalmente, con un programa interactivo teórico-práctico, en Ciencias del Ejercicio y del Deporte, a los siguientes grupos profesionales afines: a) Licenciados de Educación Física. b) Técnicos y Entrenadores Deportivos. c) Médicos Deportólogos y especialidades afines. d) Licenciados en Nutrición. e) Kinesiólogos y Fisioterapeutas. f) Psicólogos.

9 La Contradicción Dialéctica Fundamental Empirismo + Ignorancia = Entrenamientos Receta vs. Conocimiento + Método Científico = Planificación y Periodización de cargas predominantes y específicas

10 Hay que desarrollar síntomas y signos de la adaptación y de la fatiga deportiva ( Semiología Deportiva ) Se sospecha lo que se sabe; se sabe lo que se estudia

11 Fisiología del Ejercicio Abarca un amplio rango de efectos fisiológicos, dependientes de las siguientes variables: # Volumen o duración del estímulo. # Intensidad del estímulo. # Frecuencia y densidad del estímulo. # Medio ambiente. # Status fisiológico del individuo.

12 Evolución de los métodos para el estudio bioquímico de los metabolismos durante el ejercicio Cambios de sustratos en la concentración plasmática e Intercambio pulmonar gaseoso (desde 1950) Concentraciones de sustratos en Biopsias de tejidos (d/1960) Diferencias arterio-venosas de sustratos (desde 1970) Trazadores isotópicos con sustratos marcados (d/1980) Biología Molecular : Del ejercicio y la alimentación a los genes, y a la transcripción y síntesis de moléculas (d/1990)

13 50 Años de Ciencias del Ejercicio y del Deporte: Los puntos de inflexión en la historia Interacción de Metabolismos CHO (Glucosa-Glucógeno) y Grasas (AGL- TGL): La nueva Glucólisis y la nueva Lipólisis. Metabolismo del Piruvato-Lactato: Una visión diferente de la adaptación y la fatiga biológicas.

14 GLUT - 4 Glucógeno Phos Interacción de Metabolismos CHO-Grasas (95 % del aporte calórico total) Glucosa GLUT -4 Pi HK glucosa-6-p glucosa-1-p Espacio capilar Phosphofructokinase 3 TGL musc. Ac. Grasos Libres (FFA) CoA 4 Pr T Membrana celular Citoplasma 6 Lactato 1 fructosa-1,6-bi P Piruvato Pyruvato PDH oxaloacetate malate fumarate succinate acetyl-coa 2 citrate isocitrate 2-oxo-glutarate succinyl-coa b-oxidation acyl-coa acyl-coa (FFA) CoASH CPT I Acil-Carn-Trans. CPT II 5 CoASH Membrana Mitocondrial Mitocondria Randle P. J, 1986 (modificado por A. Jeukendrup, 2002)

15 El uso de Isótopos Radioactivos en la C+ investigación de metabolismos: La Glucólisis

16 Biología Molecular, el Ejercicio y el Deporte Luego del dominio casi excluyente de casi 30 años, de la información proveniente de la Biopsia Muscular, y luego de más de dos décadas de la evidencia generada por el uso de los isótopos radioactivos en el estudio de los metabolismos en el ejercicio, se ha producido una verdadera revolución en el campo de las Ciencias del Deporte, con el advenimiento de investigaciones y publicaciones basadas en la Biología Molecular, en el universo celular y mitocondrial.

17 Pasos en los cuáles la expresión y las señales genéticas pueden ser controladas / reguladas (Coffey & Hawley, 2006) ADN Entrenamiento Alimentación Transcripción Procesamiento ARN Núcleo Proceso de proteínas Transporte, Estabilidad ARN Translación Degradación Citoplasma PROTEINAS Degradación

18 Training for Performance: Insights from Molecular Biology Vernon G. Coffey & John Hawley, International Journal of Sports Physiology and Performance, Vol. 1, pp , 2006 AMPK Regula Efectos Aeróbicos PGC 1-Alpha

19 AKT Regula Efectos de Hipertrofia Muscular mtor Training for Performance: Insights from Molecular Biology Vernon G. Coffey & John Hawley, International Journal of Sports Physiology and Performance, Vol. 1, pp , 2006

20 El proceso de adaptación continua al entrenamiento John A. Hawley, 2007 LKB1 Akt AMPK mtor PGC-1 Biogénesis Mitocondrial p70s6k Hipertrofia muscular Especificidad de la adaptación al entrenamiento

21 Fuentes de energía de la contracción muscular: Los 3 Sistemas de Energía ATP-Asa 1) ATP + H2O ADP + Pi + H+ = Energía CPKinasa 2) PC + ADP ATP + Creatina libre Adenil-Kinasa 3) ADP + ADP ATP + AMP Sist. Fosfágeno ====================================================================== Glucólisis rápida, no oxidativa 4) Glucosa 6-Fosfato 2-3 ATP + Lactato (La -) + H+ Sist. Glucolítico No Oxidativo ======================================================================= Glucólisis lenta, oxidativa 5) Glucosa 6-Fosfato ATP + CO2 + H2O Lipólisis oxidativa (Beta Oxidación) 6) Ac. Grasos Libres ATP + CO2 + H2O Sistema Oxidativo Aeróbico Contracción Muscular =======================================================================

22 La Interacción Energética y la Intercoordinación de Energía Los 3 sistemas de energía (ATP-Fosfocreatina, Glucolítico No Oxidativo y Aeróbico) proveen energía, en forma continua y combinada. Predominio energético: Alternativamente, los sistemas de energía contribuyen con el 100 % de la demanda. TM 50%: Tiempo medio de desarrollo del 50 % de energía de un sistema, tanto en curva descendente (gasto y agotamiento de un sustrato), como en curva ascendente (por incremento de la producción energética de un metabolismo específico).

23 Para comprender principios de predominio y especificidad, que permitan entender cuánto debe durar una carga, a qué intensidad debe ejecutarse la misma, y qué relación trabajo-pausa deben respetarse entre ambas variables. No olvidar la evidencia publicada sobre el Continuum Energético. De P.O. Astrand (1960) a G. Brooks (1990).. a J. Hawley (2010)

24 100 % S. O2 ATP-PC S. G. No Ox. TM 50 % G. A. Brooks, 1990 Continuum Energético : # Predominio alternativo (al 100%) de los 3 sistemas de energía. # TM 50%: Tiempo medio de desarrollo del 50 % de energía.

25 Una revisión de la Contribución de los Sistemas de Energía en diferentes esfuerzos, de acuerdo a la duración del evento (J. Hawley & L. Burke, 2000; Rendimiento Deportivo Máximo) 6.3% 8% 44.1% 40% 50% 65% 75% 50% 92% 49.6% 60% 50% 35% 25% 50% Hora ATP CP Glucolítico No Oxidativo Aeróbico Glucolítico Aeróbico Lipolítico 4 Hs.

26 Contribución de energía durante 200, 400, 800 y 1500 Mt. de pedestrismo en atletas muy entrenados Spencer, M. and Gastin, P., Med. Sci. Sports Exerc., La relativa contribución de energía por el Sistema Aeróbico para los eventos fue: 200 Mt.: 29 +/- 4 % 400 Mt.: 43 +/- 1 % 800 Mt.: 66 +/- 2 % Mt.: 84 +/- 1 % Los resultados muestran el considerable aporte del Sistema Aeróbico en la provisión de energía para dichos eventos, siendo éste, mayor de lo que tradicionalmente se cree.

27 Comparación de periodos de predominio energético (1960 vs vs. 2010) Esta nueva visión del Continuum Energético ha modificado toda la interpretación de predominio y especificidad de los estímulos físicos, con implicancias muy profundas sobre los métodos de cargas de entrenamiento en todos los deportes cíclicos, y en las cargas de las capacidades condicionales aeróbicas y no oxidativas de los deportes de prestación intermitente. Las consecuencias más relevantes tienen que ver con los tiempos de carga y pausas de recuperación que hoy se utilizan para generar la adaptación metabólica de un sistema, y evitar estados de fatiga y sobreentrenamiento. También esta nueva visión de la Interacción Energética y del concepto de Intercoordinación de Energía ha tenido profundas derivaciones sobre las estrategias de periodización de cargas de entrenamiento, en el corto, mediano y largo plazo.