Respiración y Ejercicio Físico: Adaptaciones y Respuestas

Respiración y Ejercicio Físico

5.1. El Objetivo de la Respiración

El objetivo de la respiración es garantizar el aporte suficiente de oxígeno a las células y la eliminación del dióxido de carbono. Tanto la escasez de oxígeno como el exceso de dióxido en la sangre limitan el rendimiento físico.

Los dos factores que influyen en la cantidad de oxígeno y dióxido que se intercambian son:

• Frecuencia respiratoria
• Volumen corriente

5.2. Volúmenes y Capacidades Respiratorias y Ejercicio Físico

Espirometría: Valoración del comportamiento pulmonar en reposo.

Ergoespirometría: Monitorización gasométrica durante el esfuerzo.

5.2.1. Espirometría Estática

• a) Volumen corriente o volumen tidal (VT): Volumen inspirado o espirado con cada respiración tranquila (500 ml).
• b) Volumen de reserva inspiratoria (VRI): Cantidad de aire que se puede inspirar de manera forzada tras una inspiración normal (3000 ml).
• c) Volumen de reserva espiratoria (VRE): Cantidad de aire que todavía se puede espirar después de haber expulsado el volumen corriente (1100 ml).
• d) Volumen residual (VR): Volumen que queda en los pulmones tras una espiración forzada (1200 ml).
• e) Capacidad inspiratoria (CI): VRI + VT (todo lo que puedo inspirar).
• f) Capacidad espiratoria (CE): VRE + VT (todo lo que puedo espirar).
• g) Capacidad residual funcional (CRF): VRE + VR (lo que expulsamos y lo que se queda dentro).
• h) Capacidad vital (CV): VRI + VT + VRE (aire que podemos mover).
• i) Capacidad pulmonar total (CPT): CV + VR (lo que movemos y lo que queda dentro).

5.2.2. Espirometría Dinámica

• a) Curvas tiempo-volumen.
• b) Capacidad vital forzada (CVF): Volumen máximo espirado desde el punto de inspiración máxima, realizando la maniobra con el máximo esfuerzo espiratorio por parte del individuo.
• c) VEF1 o VEMS: Volumen espirado en el primer segundo de una espiración máxima.
• d) Índice de Tiffeneau: Expresión en porcentaje de la capacidad vital forzada. I. Tiffeneau = (VEF1/CVF) * 100.

Al igual que ocurría con la espirometría estática, los valores obtenidos en una espirometría dinámica también se ven incrementados con el entrenamiento de carácter aeróbico.

5.3. Ventilación Pulmonar y Ejercicio Físico

Volumen minuto respiratorio o ventilación total: cantidad de aire que movemos en un minuto (FR x VC).

¿Qué ocurre en reposo? La ventilación pulmonar puede incrementarse por un aumento de la frecuencia o de la profundidad.

¿Qué ocurre durante el ejercicio?

• Bajas intensidades de esfuerzo: Aumento del VC.
• Altas intensidades de esfuerzo: Aumento de la FR.

En un ejercicio a una carga constante se distinguen cuatro grandes fases:

• a) Fase I: Incremento brusco (30-50 segundos).
• b) Fase II: Incremento más gradual de la ventilación (2-3 min).
• c) Fase III: Estabilización de la ventilación (a los 3-4 min).
• d) Fase IV: Recuperación de la ventilación de reposo.

En un ejercicio de carga creciente la fase 3 no existe.

¿Qué adaptaciones se producen con el entrenamiento?

• La ventilación máxima de los sujetos entrenados es mayor.
• Para una misma intensidad de esfuerzo, un sujeto entrenado necesita una menor ventilación.

5.4. Difusión e Intercambio de Gases con el Ejercicio

Proceso de intercambio de gases en los alveolos pulmonares:

• Aporte de O₂
• Eliminación de CO₂

La realización de ejercicio físico influye en los factores que intervienen en la difusión.

¿Qué respuestas se producen durante el ejercicio?

Con el ejercicio, se modifica el ritmo al que el oxígeno se difunde desde los alveolos hacia la sangre:

• Reposo: 230 ml/min
• Ejercicio: 700 ml/min

Factores que influyen:

• a) Incremento de la presión parcial de oxígeno en los alveolos.
• b) Incremento de la superficie de intercambio.
• c) Incremento de la tensión arterial.
• d) Incremento de la perfusión pulmonar.

El ritmo de difusión del CO₂ también se ve incrementado con el ejercicio:

• Reposo: 200 ml/min
• Ejercicio: 600 ml/min

Adaptaciones con el entrenamiento: mayor capacidad de difusión de O₂, por lo tanto mayor GC, mayor superficie alveolar y menor resistencia a la difusión.

5.5. Transporte de Gases y Ejercicio Físico

¿Qué respuestas se producen durante el ejercicio?

La concentración de hemoglobina en la sangre aumenta un 5-10%, por lo tanto aumenta el transporte de O₂ y CO₂.

5.6. Regulación de la Ventilación y Ejercicio Físico

El sistema respiratorio necesita adaptarse al esfuerzo, las condiciones ambientales y las alteraciones metabólicas. El PO₂ (presión parcial de oxígeno en sangre), PCO₂ y el pH mantienen el equilibrio, mediante el sistema respiratorio y cardiovascular.

Existen tres tipos de mecanismos reguladores:

1. Mecanismos nerviosos: Centros nerviosos respiratorios bulbares.
2. Mecanismos químicos:
   • Quimiorreceptores I: centrales.
   • Quimiorreceptores II: periféricos.
3. Mecanorreceptores.

5.6.1. Regulación por Centros Nerviosos Respiratorios Bulbares

¿Dónde?: Tronco cerebral: Bulbo raquídeo y protuberancia: dos tipos: centro bulbar espiratorio e inspiratorio.

¿Qué?: Regulan ritmo y profundidad: voluntario e involuntario.

¿Cómo?: Mediante impulsos nerviosos a los músculos respiratorios.

5.6.2. Regulación por Quimiorreceptores I. Quimiorreceptores Centrales

¿Dónde?: Áreas sensibles del cerebro. Bulbo raquídeo.

¿Qué?: Controlar la PCO₂ y el pH en la sangre.

¿Cómo?: Envían señales al centro respiratorio al detectar cambios en los niveles de CO₂ y de pH.

5.6.3. Regulación por Quimiorreceptores II. Quimiorreceptores Periféricos

¿Dónde?: Arco de la aorta y bifurcación de la carótida.

¿Qué?: Informan de los cambios en el nivel de O₂, CO₂ y H⁺ en la sangre.

¿Cómo?: Si desciende el O₂ o aumenta el CO₂, los receptores informan y se incrementa la frecuencia respiratoria.

5.6.4. Regulación por Mecanorreceptores

¿Dónde?: Pleura, bronquiolos y alveolos.

¿Qué?: Captan los receptores del estiramiento.

¿Cómo?: Envían señales para la disminución de la duración de una inspiración. Reflejo de Hering-Breuer.

5.8. Músculos Respiratorios y Ejercicio Físico

Son los encargados de llevar a cabo la inspiración y la espiración.

¿Qué ocurre en reposo?

Inspiración: La inspiración en reposo es un proceso activo que se produce gracias a la contracción del diafragma y de los músculos intercostales externos para incrementar el tamaño de la cavidad torácica y permitir la expansión de los pulmones.

Espiración: La espiración en reposo es un proceso pasivo en el cual la relajación del diafragma y de los intercostales externos provoca una disminución de la cavidad torácica y, por lo tanto, una disminución en la expansión de los pulmones.

¿Qué ocurre durante el ejercicio?

Inspiración: Durante el esfuerzo físico, además de la contracción del diafragma y los intercostales externos, se le unen la contracción de otros músculos como el esternocleidomastoideo, el pectoral menor o el serrato para incrementar más el tamaño de la caja torácica.

Espiración: Durante el esfuerzo físico, se convierte en un proceso activo en el que participan los abdominales y los intercostales internos con el objetivo de disminuir el tamaño de la caja torácica y facilitar la expulsión del aire al exterior.

¿Por qué es importante el entrenamiento de los músculos respiratorios en deportistas?

1. La inspiración durante el ejercicio es un proceso asistido por más músculos.
2. La espiración durante el ejercicio se convierte en un proceso activo.
3. Los músculos respiratorios tienen una mayor capacidad oxidativa.
4. El consumo energético de estos músculos durante el esfuerzo es muy alto (35%).

5.9. Problemas Respiratorios y Ejercicio Físico

1. Fatiga muscular respiratoria: Imposibilidad de los músculos respiratorios para efectuar las contracciones necesarias que garanticen la ventilación, lo que supone una disminución del rendimiento.
2. Incremento de la resistencia de los conductos respiratorios: es lo que conocemos como asma, en el cual, los conductos respiratorios se encuentran estrechos u obstruidos por una constricción de los tubos bronquiales o por una inflamación de las membranas mucosas, lo que supone una disminución del rendimiento.
3. Disnea: Incapacidad para ajustar los niveles de PCO₂ y pH, lo que provoca una respiración de alta frecuencia. Sus causas son: baja condición física, poca tonificación de los músculos respiratorios o incapacidad para mantener el ritmo.
4. Hiperventilación: Incremento de la ventilación que supera la necesidad de O₂ y que disminuye el deseo momentáneo de respirar. Provoca mareos y pérdida de conciencia.
5. Maniobra de Valsalva: provocada por un cierre de la epiglotis. Fases: a) incremento de la presión intra-abdominal, b) contracción forzada de diafragma y abdominales, c) incremento de la presión intra-torácica, d) contracción forzada de los músculos respiratorios. Consecuencias: reducción del gasto cardíaco, las venas se colapsan, limitación del retorno venoso, reducción de la sangre que regresa al corazón. Es peligrosa en sujetos con enfermedades cardiovasculares.