Metabolisme energètic i adaptacions a l'entrenament

Metabolisme

Metabolisme: procés global d'obtenció i utilització d'energia per la cèl·lula i l'organisme.

Sistemes energètics

1. Catabolisme: biomolècules complexes degradades a senzilles; emmagatzematge d'energia.

2. Anabolisme: procés invers; consumeix energia per sintetitzar molècules complexes.

ATP: molècula complexa fàcil de fabricar i sintetitzar. Reaccions principals: ATP → ADP: obté energia i fosfat; ADP → ATP: fosforilació.

Sistemes energètics durant l'exercici

• Sistema ATP-PC (fosfàgen): actua en el sarcoplasma muscular. Allibera energia a partir de la creatina fosfat (PC). Reacció: PC + ADP → ATP + creatina. Durada típica: 6–8 s.
• Sistema anaeròbic làctic: utilitza glicogen. Emmagatzemat al múscul. Funciona sense O2; producte principal: lactat.
• Sistema aeròbic: utilitza glucosa i àcids grassos. Emmagatzematges: fetge i teixit adipós. És lent i depèn d'O2. Durada: glucosa ≈ 70 min; àcids grassos ≈ 70 h (valors orientatius).

Metabolisme de carbohidrats (HC)

Glucosa és el substrat principal per al múscul.

Obtenció: dieta, glicogen acumulat, glucosa sanguínia, substrats glicogènics.

Glucòlisi

Degradació dels HC per convertir-los en piruvat. Reaccions clau: glucosa → glucosa-6-fosfat (quinasa) → fructosa-1,6-bisfosfat (fosfofructoquinasa) → 2 piruvats.

Destins del piruvat:

• Amb O2: piruvat → acetil-CoA → cicle de Krebs → cadena respiratòria → rendiment teòric 36–38 ATP per glucosa (valors aproximats segons fonts).
• Sense O2: piruvat → lactat. Rendiment net anaeròbic: 2–3 ATP per glucosa.

Oxidació cel·lular i cadena respiratòria mitocondrial

La conversió del piruvat a acetil-CoA té lloc a la mitocòndria. A la cadena respiratòria mitocondrial arriben ions H+ alliberats en el transport d'electrons; aquests s'uneixen a O2 formant H2O i alliberen energia per a la fosforilació (ADP → ATP). Els transportadors NAD i FAD transporten protons i electrons. Amb més exercici hi ha més mitocòndris i, per tant, major consum d'O2.

Procés de síntesi i degradació de la glucosa

Absorció mitjançant transportadors (GLUT1, etc.). Trajecte: intestí → sang → fetge (emmagatzemat com a glicogen) → teixits: sistema nerviós, glòbuls vermells, múscul, teixit adipós. 1 mol de glucosa (6C) aporta netament 2 ATP en la glicòlisi anaeròbica.

Cicle de Cori

El lactat recollit del múscul es porta al fetge on es reconverteix a glucosa o glicogen.

Metabolisme de lípids

Els lípids estan formats per àcids grassos (cadenes de 8–18 carbonis) i glicerol. Els àcids grassos s'emmagatzemen al teixit adipós en forma de triglicèrids. Cal 9 kcal/g; són més difícils de descompondre i requereixen més O2.

Obtenció i transport de lípids

• Dieta: lípids transportats per lipoproteïnes en sang; després dels àpats apareixen quilomicrons que lliuren lípids a cèl·lules i múscul.
• Acumulats: els àcids grassos lliures són transportats per albumina. La lipòlisi trenca triglicèrids: triglicèrid → 3 àcids grassos + 1 glicerol. El glicerol pot anar al fetge per convertir-se en glucosa o cossos cetònics; aquests s'elaboren quan cal eliminar excés d'acetil-CoA (intervenció de la CK — creatina quinasa en context muscular— i altres enzims).
• Per entrar a la mitocòndria, els àcids grassos necessiten el transportador carnitina. Un cop a la mitocòndria es produeix la betaoxidació, que condueix a acetil-CoA i posterior oxidació (CK/respiració).
• Fonts d'àcids grassos plasmàtics: quilomicrons i VLDL.

Metabolisme d'aminoàcids i proteïnes

• Els aminoàcids poden aportar energia: el esquelet carboni (carboni esquelètic) pot ser conviert a glucosa o lípids segons la via (gluconeogènesi, lipogènesi).
• El grup amino (N) és tòxic si s'acumula; s'elimina principalment en forma d'urea al fetge.
• És possible obtenir energia a partir de proteïnes convertint l'esquelet carboni a intermedi metabòlics; prèviament cal separar i eliminar el grup amino (desaminació i cicle de l'urea).
• Les proteïnes també actuen com a punts de regulació i control metabòlic.

Adaptacions a l'entrenament (T:3)

Resistència

S'hi impliquen el sistema cardiorespiratori i el transport d'O2. Adaptacions metabòliques: augment de la capacitat cardíaca, augment de la capil·laritat, millor transport i utilització d'O2, augment del nombre de mitocòndris i major eficiència en l'ús de substrats.

Velocitat i força

Adaptacions: augment de la proporció de fibres i de la capacitat del sistema ATP-PC, millora de l'eficàcia de les fonts energètiques, recuperació de glicogen millorada, major capacitat tamponadora.

Força

Adaptacions: major rendiment, menys fatiga, millora de la coordinació i l'eficàcia dels moviments. Amb entrenament anaeròbic augmenten el contingut de glicogen i l'activitat de la fosfofructoquinasa.

Recomanacions per millorar la velocitat: intensitat (I) 100%, durada (D) 10–40 s, recuperació (R) 1–5 min.

Per mantenir la velocitat: I 100%, D 5–90 s, R 1–3 × D.

Sistema cardiovascular

Nota: la capacitat de mantenir un esforç depèn en gran part de la capacitat per subministrar O2 als teixits. El principal factor modificable és el volum sistòlic (VS).

Volum sistòlic (VS)

Volum de sang expulsat pel ventricle en cada batec.

Amb activitat física: el VS augmenta amb l'exercici i s'estabilitza a partir d'aproximadament el 25% del VO2max. Valors orientatius:

• Sedentaris: repòs 70–90 ml → en exercici 100–120 ml
• Entrenats: repòs 100–120 ml → en exercici 150–170 ml

Adaptació: el VS pot augmentar fins a un ~20% tant en exercici com en repòs amb entrenament.

Volum minut cardíac (VMC)

Volum de sang bombejat pel cor en 1 minut. VMC = FC × VS.

Amb activitat física: la VMC augmenta en relació a la intensitat de l'exercici (% VO2max). En repòs està entre 5–6 l/min (sense grans diferències entre entrenats i no entrenats). En exercici, la VMC pot arribar a 30–40 l/min en entrenats i 20–25 l/min en sedentaris.

Adaptació: la VMC pot no variar o disminuir lleugerament en repòs segons l'adaptació, però pot augmentar notablement en exercici màxim.

Freqüència cardíaca (FC)

Número de pulsacions per minut.

Amb activitat física: la FC augmenta linealment amb el VO2 fins aproximadament 180 bpm (valors orientatius); depèn de l'edat i de la forma física. En sedentaris la FC és més elevada a intensitats submàximes.

Adaptació: es triga més a arribar a la FC màxima (FCM) amb entrenament i la FC en repòs disminueix.

Pressió arterial

La VMC afecta la pressió arterial sistòlica i la resistència perifèrica diastòlica. Amb activitat física: la pressió arterial sistòlica augmenta perquè augmenta la VMC; els vasos es dilaten i la pressió diastòlica es manté. En contraccions isomètriques la resistència perifèrica no disminueix i la pressió pot augmentar més.

Distribució de la sang en repòs i exercici

• Vasoconstricció (SN simpàtic): redueix el flux en zones on no es necessita sang; venes i arteres menors es contrauen.
• Vasodilatació: augmenta el flux arterial allà on hi ha demanda d'O2 i augment de producció de NO (òxid nítric).

Drift cardiovascular i canvis sanguinis

Drift cardíac: en exercici aeròbic prolongat i constant es produeix augment de la FC, disminució del VS i augment de la temperatura corporal.

Canvis en la sang: lleugeres variacions de pH, hemoconcentració (augment de la proporció de cèl·lules sanguínies), mobilització de glòbuls vermells de la melsa.

Diferència arterio-venosa d'O2

Repòs: 4–5 ml O2/100 ml sang. Exercici: aproximadament 15 ml/100 ml sang. Adaptació a l'entrenament: augmenta lleugerament durant l'exercici (per exemple 14,5 ml en sedentaris davant 16,5 ml en entrenats).

Adaptacions generals al entrenament

A l'entrenament s'adapten: VMC, mida del cor, VS, FC, flux sanguini, pressió sanguínia, volum sanguini.

Mida i força del cor

El cor pot augmentar la seva mida i força: les cavitats ventriculars i les parets poden fer-se més grans i més gruixudes (major capacitat i major força contràctil).

Tensió arterial i capil·laritat

La tensió arterial presenta un efecte normotensor a llarg termini amb adaptacions beneficioses. La capil·laritat muscular augmenta: més capil·lars per fibra i major obertura; es poden formar neocapil·lars.

Volum sanguini

Amb entrenament augmenta el plasma i la retenció de líquids, augment de l'albúmina i augment absolut dels glòbuls vermells (augment relatiu pot donar pseudoanèmia per hemodilució).

Funció pulmonar

Ventilació pulmonar

Procés involuntari d'entrada i sortida d'aire.

Inspiració: procés actiu; contracció del diafragma i dels intercostals externs.

Expiració: en repòs és principalment passiva; en esforç pot ser activa amb contracció dels músculs expiratoris.

Difusió pulmonar

Intercanvi gasós entre alvèols i capil·lars determinat per les diferències de pressió parcial i per la superfície i gràdua de la membrana.

Transport d'oxigen

L'oxigen es transporta principalment amb l'hemoglobina (Hb) dins els glòbuls vermells; la mioglobina (Mb) emmagatzema O2 als teixits i facilita el seu transport intracel·lular.

Transport de CO2

El diòxid de carboni es transporta en sang de tres maneres:

1. Dissolt en plasma (7–10%).
2. Com a ions bicarbonat (HCO3-, 60–70%).
3. Unida a l'hemoglobina (forma carbamino).

Intercanvi de gasos als capil·lars

Intercanvi d'O2 i CO2 als teixits determinat per la diferència arterio-venosa d'O2. Repòs: 4–5 ml/100 ml sang; exercici: fins a ≈16 ml/100 ml sang.

Efecte Bohr i saturació d'O2

Efecte Bohr: augment de CO2 i disminució del pH durant l'exercici disminueixen l'afinitat de l'Hb per l'O2, facilitant la lliberació d'O2 als teixits.

Saturació d'O2: mesura de l'O2 en hemoglobina. La mioglobina actua com a reservori als teixits.

Regulació de la ventilació en exercici

Durant l'exercici augmenta la demanda d'O2 i la producció de CO2; la ventilació augmenta per satisfer aquestes demandes. Es controlen paràmetres com la ventilació minut (VMR), la freqüència respiratòria (FR) i el volum corrent (VC).

Freqüència respiratòria (FR)

Nª de ventilacions per minut. Varia amb l'edat i la forma física. La FR augmenta amb la intensitat de l'exercici; el comportament pot ser lineal o exponencial segons l'intensitat (fins al llindar anaeròbic).

Volum corrent (VC)

Volum d'aire que entra o surt amb cada inspiració. Augmenta amb la intensitat i és, en general, més gran en persones entrenades.

Volum minut respiratori (VMR)

Volum d'aire inspirat/expirat en 1 minut. VMR = FR × VC. Evolució durant l'exercici: augment abans (preparació), fort augment inicial, estabilització i recuperació (ràpida i lenta).

Equivalent ventilatori d'O2 i CO2

En exercici la demanda d'O2 augmenta linealment fins a estabilitzar-se; la ventilació elimina CO2 i l'excés de CO2 obliga a augmentar la ventilació de manera proporcional o exponencial depenent de la intensitat.

Altres paràmetres

• Ventilació i llindar anaeròbic: a partir d'aproximadament 60–75% VO2max la ventilació puja exponencialment.
• Despesa energètica de la ventilació: pot arribar fins a un 8–10% del consum energètic total en exercicis molt intensos.
• Capacitat de difusió pulmonar: augmenta de forma lineal amb la càrrega d'exercici.
• Transport d'O2 i sistema respiratori: l'hemoglobina pot ser més eficient amb l'entrenament, augmentant la diferència arteriovenosa d'O2.

Nota sobre entrenament

Els entrenaments de resistència milloren l'eficiència del sistema respiratori.

Músculs respiratoris

Poc canvi morfològic, però augmenten força, resistència i velocitat de contracció amb l'entrenament específic.

Espirometria i capacitat pulmonar

En repòs: augment del volum de reserva inspirat i expiratori i del volum residual en alguns entrenaments específics.

En esforç:

• VMR en entrenats: en repòs es manté o baixa; en submàxim pot baixar; en màxim intensitat augmenta.
• VC: es manté o augmenta en repòs i exercici segons adaptació.
• FR en entrenats: baixa en repòs, es manté o disminueix en submàxim i augmenta en màxim esforç.
• Capacitat de difusió pulmonar: l'àrea de contacte alvèol-capil·lar augmenta; la capacitat de difusió augmenta en entrenats.