Metabolisme Energètic, VO2 i Llindars en l'Exercici

Metabolisme Energètic (UP 4)

La mesura del metabolisme depèn de factors com:

• Activitat física
• Hormones
• Febre
• Temperatura ambiental

Mètodes de mesura:

a) Mètodes Directes

• Cambra hermètica: L'individu es troba dins una cambra on es mesura el consum d'O2, la producció de CO2, la humitat (suor), etc.

b) Mètodes Indirectes

• Circuit tancat: L'individu respira aire contingut en una bombona.
• Circuit obert: L'individu respira aire ambiental que passa per una turbina, analitzant el percentatge de gasos (Exemples: Sac de Douglas, Analitzador de gasos de laboratori).

Consum d'O2 (VO2)

Característiques:

• És la quantitat d'O2 que consumeix l'organisme per unitat de temps.
• Permet mesurar el metabolisme energètic.

Factors determinants del VO2:

Tots els components del sistema d'absorció i transport d'O2 el determinen:

• Despesa cardíaca (Volum Minut Cardíac - VMC)
• Diferència arteriovenosa d'O2 (Dif a-v O2)

Factors exògens:

• Intensitat i durada de l'exercici
• Posició corporal
• Nivell d'entrenament
• Ambient (temperatura, altitud...)

Consum màxim d'O2 (VO2 màx):

1. Factors centrals:

• Volum Minut Cardíac (VMC)
• Concentració d'Hemoglobina (Hb)
• Percentatge d'O2 en l'aire inspirat
• Ventilació pulmonar

2. Factors perifèrics:

• Disponibilitat de combustible (substrats energètics)
• Irrigació sanguínia muscular
• Capacitat oxidativa muscular

Consum d'O2 en treballs de càrrega constant:

La relació entre el consum d'O2 i la intensitat (I) és:

• Lineal fins a nivells d'intensitat submàxima.
• No lineal en aproximar-se al VO2 màx.

Tres etapes durant l'exercici i la recuperació:

1. Augment progressiu: Es produeix un Dèficit d'O2 (Diferència entre l'O2 teòric necessari per a la intensitat i el realment consumit a l'inici).
2. Estat estable: El consum d'O2 s'estabilitza i cobreix les demandes energètiques.
3. Retorn als valors de repòs: Es produeix un Deute d'O2 (EPOC - Excess Post-exercise Oxygen Consumption), que és el volum d'O2 extra consumit durant la recuperació per restaurar els sistemes energètics i l'homeòstasi.

Fases del Deute d'O2 (EPOC):

1. Component ràpid: Fase alàctica (restauració de fosfàgens, dura aproximadament fins a 3 minuts).
2. Component lent: Fase làctica (aclariment del lactat, termoregulació, efectes hormonals, etc., pot durar de 0,5 a 2 hores o més).
3. Resíntesi de glicogen: Pot requerir més de 2 hores, depenent de la depleció i la ingesta post-exercici.

Valoració de l'Esforç (T.3)

Llindar anaeròbic:

És el punt (intensitat de l'exercici) a partir del qual l'energia per realitzar l'esforç s'obté de manera significativa per vies anaeròbiques, provocant una acumulació progressiva de lactat en sang.

Acumulació de lactat:

Es produeix principalment:

1. En condicions anaeròbiques (o quan la producció supera l'aclariment).
2. Durant el dèficit inicial d'O2.
3. Si l'esforç d'alta intensitat es manté, tot i que l'aport aeròbic d'energia sigui el predominant.

Els nivells de lactat depenen de:

• a) Capacitat del múscul per formar lactat.
• b) Capacitat dels sistemes tampó per neutralitzar l'acidesa.
• c) Capacitat per aclarir-lo (oxidar-lo o convertir-lo en glucosa).
• d) Intensitat i durada de l'exercici.

pH sanguini:

Normalment es manté en un rang estret (7,36 - 7,44). L'acumulació d'àcid làctic pot disminuir el pH (acidosi), però aquest es manté gràcies als sistemes tampó, els pulmons (eliminació de CO2) i els ronyons (excreció d'àcids i reabsorció de bicarbonat).

Conseqüències de l'augment de lactat:

1. A nivell perifèric: Disminució del pH muscular i sanguini, activació del tamponament pel bicarbonat (HCO3- + H+ -> H2CO3 -> H2O + CO2), la qual cosa genera un augment del CO2.
2. A nivell ventilatori: L'augment de CO2 estimula els quimioreceptors, provocant un augment de l'eliminació de CO2 i, per tant, un increment de la ventilació pulmonar.

Llindars aeròbic i anaeròbic (segons Kindermann / anàlisi ventilatori):

• Fase 1 (Llindar aeròbic / VT1): Inici de l'amortiment del lactat. Augment del CO2 produït (VCO2) en relació al consum d'O2 (VO2). Augmenta VO2, augmenta la Fracció Espirada de CO2 (FECO2), disminueix la Fracció Espirada d'O2 (FEO2). L'equivalent ventilatori per l'O2 (VE/VO2) comença a augmentar, mentre que el del CO2 (VE/VCO2) es manté estable o disminueix.
• Fase 2 (Entre llindars): Increment més marcat de la ventilació pulmonar (VE). El lactat continua augmentant (pot duplicar els valors de repòs o més). L'increment de VE és aproximadament proporcional a l'increment de VCO2. Augmenta VO2, augmenta més el VCO2. L'equivalent ventilatori per l'O2 (VE/VO2) continua augmentant, mentre que el del CO2 (VE/VCO2) roman relativament estable.
• Fase 3 (Llindar anaeròbic / VT2 / Punt de Compensació Respiratòria): Compensació respiratòria de l'acidosi metabòlica. L'augment marcat de lactat provoca un augment desproporcionat de la VE en relació al VCO2 (la ventilació augmenta per intentar compensar l'acidesa, independentment de la producció de CO2 metabòlic). Augmenta molt la VE, augmenta el VCO2, augmenta FEO2, disminueix FECO2. L'equivalent ventilatori per al CO2 (VE/VCO2) comença a augmentar. El Quocient Respiratori (RER = VCO2/VO2) s'aproxima o supera 1.

Equilibri àcid-base:

Mecanismes de regulació:

• a) A curt termini (immediat): Sistemes tampó químics (bicarbonat, fosfat, proteïnes, hemoglobina), especialment importants en el líquid intracel·lular i la sang. Tamponen els canvis bruscos de H+.
• b) A mitjà termini (minuts): Sistema respiratori. Regula la PCO2 arterial mitjançant canvis en la ventilació. Elimina CO2 (àcid volàtil), ajudant a augmentar el pH si hi ha acidosi.
• c) A llarg termini (hores/dies): Ronyons. Filtren la sang, excreten ions H+ (àcids fixos) i reabsorbeixen bicarbonat (base), regulant l'acidesa de forma més lenta però definitiva.

Determinació dels llindars aeròbic i anaeròbic:

1. Mètode metabòlic (Invasiu): Consisteix a realitzar una prova d'esforç incremental amb presa de mostres de sang (normalment del lòbul de l'orella o dit) per mesurar la concentració de lactat a cada esglaó de càrrega. S'identifiquen els punts on la concentració de lactat comença a augmentar respecte al repòs (llindar aeròbic, sovint al voltant de 2 mmol/L) i on l'augment es fa exponencial (llindar anaeròbic, sovint al voltant de 4 mmol/L o amb un augment brusc).
2. Mètode ventilatori (No invasiu): S'analitzen els paràmetres de l'intercanvi de gasos (VO2, VCO2, VE, FEO2, FECO2) durant una prova d'esforç incremental. Es busquen els punts d'inflexió en les corbes de certs paràmetres o les seves relacions:
   • Llindar aeròbic (VT1): Punt on VE/VO2 augmenta sense un augment simultani de VE/VCO2. També pot coincidir amb un augment de FEO2.
   • Llindar anaeròbic (VT2): Punt on tant VE/VO2 com VE/VCO2 augmenten. Sovint coincideix amb una disminució de FECO2 i un RER proper o superior a 1.

Funció Endocrina i Exercici (UP 5)

Característiques generals:

• Les hormones actuen com a missatgers químics, comunicant l'estat fisiològic del cos i coordinant respostes.
• La resposta a l'exercici està controlada de forma integrada pel sistema nerviós (resposta ràpida) i el sistema endocrí (resposta més sostinguda).
• Catecolamines (Adrenalina i Noradrenalina): Produïdes per la medul·la suprarenal i les terminacions nervioses simpàtiques. Són les principals hormones implicades en la resposta aguda (ràpida) a l'exercici. Preparen el cos per a l'acció ("lluita o fugida").
• Insulina: Produïda pel pàncrees. Facilita la captació de glucosa per les cèl·lules (especialment múscul i teixit adipós). La seva secreció augmenta després de menjar (hiperglucèmia postprandial) i promou l'emmagatzematge d'energia (glicogènesi, lipogènesi). Durant l'exercici, la seva concentració generalment disminueix per afavorir la disponibilitat de glucosa per als músculs actius (l'exercici augmenta la sensibilitat a la insulina de forma independent).
• Durant l'exercici, es produeix adrenalina per preparar el cos per a l'esforç. Estimula la glucogenòlisi (degradació del glicogen emmagatzemat) al múscul (per a ús local) i al fetge (per alliberar glucosa a la sang). També promou la lipòlisi (degradació dels greixos).
• Glucagó: Produït pel pàncrees (cèl·lules alfa). Té efectes oposats a la insulina. Actua principalment sobre el fetge, ordenant l'alliberament de glucosa a la sang (glucogenòlisi hepàtica) i estimulant la gluconeogènesi (formació de nova glucosa a partir de lactat, aminoàcids, glicerol). La seva concentració sol augmentar durant l'exercici prolongat.

Resposta de les catecolamines durant l'exercici:

• A intensitats baixes (<50% VO2 màx aprox.), la concentració plasmàtica pot no modificar-se significativament o augmentar lleugerament.
• A intensitats moderades i altes (>50-60% VO2 màx), la seva concentració augmenta de forma exponencial amb la intensitat.
• En exercicis prolongats (p. ex., a partir de 1-2 hores), la seva concentració tendeix a augmentar progressivament, fins i tot si la intensitat és constant.
• Amb treball isomètric (contraccions estàtiques), l'augment pot ser més marcat per a una mateixa percepció d'esforç.
• Augmenta en condicions d'hipòxia (falta d'O2).