10.6: Ejercicio y Rendimiento Muscular
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- Describir la hipertrofia y atrofia
- Explicar cómo el ejercicio de resistencia construye músculo
- Explicar cómo las sustancias que mejoran el rendimiento afectan a los músculos
El entrenamiento físico altera la apariencia de los músculos esqueléticos y puede producir cambios en el rendimiento muscular. Por el contrario, la falta de uso puede resultar en una disminución del rendimiento y la apariencia muscular. Aunque las células musculares pueden cambiar de tamaño, no se forman nuevas células cuando crecen los músculos. En cambio, las proteínas estructurales se agregan a las fibras musculares en un proceso llamado hipertrofia, por lo que aumenta el diámetro celular. A lo contrario, cuando se pierden proteínas estructurales y disminuye la masa muscular, se llama atrofia. La atrofia muscular relacionada con la edad se llama sarcopenia. Los componentes celulares de los músculos también pueden sufrir cambios en respuesta a cambios en el uso muscular.
Ejercicio de resistencia
Las fibras lentas se utilizan predominantemente en ejercicios de resistencia que requieren poca fuerza pero implican numerosas repeticiones. El metabolismo aeróbico utilizado por las fibras de contracción lenta les permite mantener las contracciones durante largos periodos. El entrenamiento de resistencia modifica estas fibras lentas para hacerlas aún más eficientes al producir más mitocondrias para permitir un metabolismo más aeróbico y una mayor producción de ATP. El ejercicio de resistencia también puede aumentar la cantidad de mioglobina en una célula, ya que el aumento de la respiración aeróbica aumenta la necesidad de oxígeno. La mioglobina se encuentra en el sarcoplasma y actúa como un suministro de almacenamiento de oxígeno para las mitocondrias.
El entrenamiento puede desencadenar la formación de redes capilares más extensas alrededor de la fibra, un proceso llamado angiogénesis, para suministrar oxígeno y eliminar los desechos metabólicos. Para permitir que estas redes capilares suministren las porciones profundas del músculo, la masa muscular no aumenta mucho con el fin de mantener un área más pequeña para la difusión de nutrientes y gases. Todos estos cambios celulares dan como resultado la capacidad de sostener bajos niveles de contracciones musculares durante periodos mayores sin fatigarse.
La proporción de fibras musculares SO en el músculo determina la idoneidad de ese músculo para la resistencia, y puede beneficiar a quienes participan en actividades de resistencia. Los músculos posturales tienen una gran cantidad de fibras SO y relativamente pocas fibras FO y FG, para mantener la espalda recta (Figura\(\PageIndex{1}\)). Los atletas de resistencia, como los corredores de maratón también se beneficiarían de una mayor proporción de fibras SO, pero no está claro si los maratonistas más exitosos son aquellos con números naturalmente altos de fibras SO, o si los corredores de maratón más exitosos desarrollan un alto número de fibras SO con entrenamiento repetitivo. El entrenamiento de resistencia puede resultar en lesiones por uso excesivo, como fracturas por estrés e inflamación de articulaciones y tendones.
Ejercicio de Resistencia
Los ejercicios de resistencia, a diferencia del ejercicio de resistencia, requieren grandes cantidades de fibras FG para producir movimientos cortos y potentes que no se repiten durante largos períodos. Las altas tasas de hidrólisis de ATP y formación de puentes cruzados en fibras FG dan como resultado poderosas contracciones musculares. Los músculos utilizados para la potencia tienen una mayor proporción de fibras FG a SO/FO, y los atletas entrenados poseen niveles aún más altos de fibras FG en sus músculos. El ejercicio de resistencia afecta a los músculos al aumentar la formación de miofibrillas, aumentando así el grosor de las fibras musculares. Esta estructura añadida provoca hipertrofia, o el agrandamiento de los músculos, ejemplificado por los grandes músculos esqueléticos que se ven en los culturistas y otros atletas (Figura\(\PageIndex{2}\)). Debido a que este agrandamiento muscular se logra mediante la adición de proteínas estructurales, los atletas que intentan construir masa muscular suelen ingerir grandes cantidades de proteína.
Excepto por la hipertrofia que sigue a un incremento en el número de sarcómeros y miofibrillas en un músculo esquelético, los cambios celulares observados durante el entrenamiento de resistencia no suelen ocurrir con el entrenamiento de resistencia. Por lo general, no hay un aumento significativo en las mitocondrias o la densidad capilar. Sin embargo, el entrenamiento de resistencia sí aumenta el desarrollo del tejido conectivo, lo que se suma a la masa general del músculo y ayuda a contener los músculos ya que producen contracciones cada vez más poderosas. Los tendones también se vuelven más fuertes para prevenir el daño tendinoso, ya que la fuerza producida por los músculos se transfiere a los tendones que unen el músculo al hueso.
Para un entrenamiento de fuerza efectivo, la intensidad del ejercicio debe aumentarse continuamente. Por ejemplo, continuar con el levantamiento de pesas sin aumentar el peso de la carga no aumenta el tamaño muscular. Para producir resultados cada vez mayores, las pesas levantadas deben volverse cada vez más pesadas, lo que dificulta que los músculos muevan la carga. El músculo luego se adapta a esta carga más pesada, y se debe usar una carga aún más pesada si se desea una masa muscular aún mayor.
Si se realiza de manera incorrecta, el entrenamiento de resistencia puede provocar lesiones por uso excesivo del músculo, tendón o hueso. Estas lesiones pueden ocurrir si la carga es demasiado pesada o si no se les da a los músculos el tiempo suficiente entre entrenamientos para recuperarse o si las articulaciones no están alineadas adecuadamente durante los ejercicios. El daño celular a las fibras musculares que ocurre después del ejercicio intenso incluye el daño al sarcolema y a las miofibrillas. Este daño muscular contribuye a la sensación de dolor después del ejercicio extenuante, pero los músculos ganan masa a medida que se repara este daño, y se agregan proteínas estructurales adicionales para reemplazar las dañadas. El exceso de trabajo de los músculos esqueléticos también puede provocar daños en los tendones e incluso daños esqueléticos si la carga es demasiado grande para que los músculos la soporten.
Sustancias que mejoran el rendimiento
Algunos atletas intentan aumentar su rendimiento mediante el uso de diversos agentes que pueden mejorar el rendimiento muscular. Los esteroides anabólicos son uno de los agentes más conocidos utilizados para aumentar la masa muscular y aumentar la potencia de salida. Los esteroides anabólicos son una forma de testosterona, una hormona sexual masculina que estimula la formación muscular, lo que lleva a un aumento de la masa muscular.
Los atletas de resistencia también pueden tratar de aumentar la disponibilidad de oxígeno a los músculos para aumentar la respiración aeróbica mediante el uso de sustancias como la eritropoyetina (EPO), una hormona que normalmente se produce en los riñones, que desencadena la producción de glóbulos rojos. El oxígeno extra transportado por estas células sanguíneas puede ser utilizado entonces por los músculos para la respiración aeróbica. La hormona del crecimiento humano (hGH) es otro suplemento, y aunque puede facilitar la construcción de masa muscular, su papel principal es promover la curación de los músculos y otros tejidos después del ejercicio extenuante. El aumento de la hGH puede permitir una recuperación más rápida después del daño muscular, reduciendo el descanso requerido después del ejercicio y permitiendo un rendimiento de alto nivel más sostenido.
Aunque las sustancias que mejoran el rendimiento a menudo mejoran el rendimiento, la mayoría están prohibidas por los órganos de gobierno en los deportes y son ilegales con fines no médicos. Su uso para mejorar el rendimiento plantea cuestiones éticas de trampa porque les dan a los usuarios una ventaja injusta sobre los no usuarios. Una preocupación mayor, sin embargo, es que su uso conlleva graves riesgos para la salud. Los efectos secundarios de estas sustancias suelen ser significativos, no reversibles y en algunos casos fatales. La tensión fisiológica causada por estas sustancias suele ser mayor de lo que el cuerpo puede manejar, lo que lleva a efectos impredecibles y peligrosos. El uso de esteroides anabólicos se ha relacionado con la infertilidad, el comportamiento agresivo, las enfermedades cardiovasculares y el cáncer cerebral.
De igual manera, algunos atletas han utilizado la creatina para aumentar la potencia de salida. El fosfato de creatina proporciona ráfagas rápidas de ATP a los músculos en las etapas iniciales de contracción. Se cree que aumentar la cantidad de creatina disponible para las células produce más ATP y por lo tanto aumenta la potencia explosiva, aunque su efectividad como suplemento ha sido cuestionada.
Conexión diaria: Envejecimiento y tejido muscular
Aunque la atrofia por desuso a menudo se puede revertir con el ejercicio, la atrofia muscular con la edad, conocida como sarcopenia, es irreversible. Esta es una razón principal por la que incluso los atletas altamente entrenados sucumben a la disminución del rendimiento con la edad. Esta disminución se nota en deportistas cuyos deportes requieren fuerza y movimientos poderosos, como el esprinting, mientras que los efectos de la edad son menos notorios en atletas de resistencia como los corredores de maratón o los ciclistas de larga distancia. A medida que los músculos envejecen, las fibras musculares mueren, y son reemplazadas por tejido conectivo y tejido adiposo (Figura\(\PageIndex{3}\)). Debido a que esos tejidos no pueden contraerse y generar fuerza como lo puede hacer el músculo, los músculos pierden la capacidad de producir contracciones poderosas. La disminución de la masa muscular provoca una pérdida de fuerza, incluyendo la fuerza requerida para la postura y la movilidad. Esto puede ser causado por una reducción en las fibras FG que hidrolizan el ATP rápidamente para producir contracciones cortas y potentes. Los músculos de las personas mayores a veces poseen un mayor número de fibras SO, las cuales son responsables de contracciones más largas y no producen movimientos poderosos. También puede haber una reducción en el tamaño de las unidades motoras, lo que resulta en que se estimulen menos fibras y se produzca menos tensión muscular.
La sarcopenia puede retrasarse en cierta medida por el ejercicio, ya que el entrenamiento agrega proteínas estructurales y provoca cambios celulares que pueden compensar los efectos de la atrofia. El aumento del ejercicio puede producir un mayor número de mitocondrias celulares, aumentar la densidad capilar y aumentar la masa y la fuerza del tejido conectivo. Los efectos de la atrofia relacionada con la edad son especialmente pronunciados en personas sedentarias, ya que la pérdida de células musculares se muestra como alteraciones funcionales como problemas de locomoción, equilibrio y postura. Esto puede llevar a una disminución en la calidad de vida y problemas médicos, como problemas en las articulaciones debido a que los músculos que estabilizan los huesos y las articulaciones se debilitan. Los problemas de locomoción y equilibrio también pueden ocasionar diversas lesiones por caídas.
Revisar
La hipertrofia es un incremento en la masa muscular debido a la adición de proteínas estructurales. Lo contrario de la hipertrofia es la atrofia, la pérdida de masa muscular debido a la descomposición de las proteínas estructurales. El ejercicio de resistencia provoca un aumento de las mitocondrias celulares, la mioglobina y las redes capilares en las fibras SO. Los atletas de resistencia tienen un alto nivel de fibras SO en relación con los otros tipos de fibra. El ejercicio de resistencia provoca hipertrofia. Los músculos productores de energía tienen un mayor número de fibras FG que de fibras lentas. El ejercicio extenuante causa daño a las células musculares que requiere tiempo para sanar. Algunos atletas usan sustancias que mejoran el rendimiento para mejorar el rendimiento muscular. La atrofia muscular por la edad se llama sarcopenia y ocurre a medida que las fibras musculares mueren y son reemplazadas por tejido conectivo y adiposo.
Preguntas de revisión
P. Los músculos de un velocista profesional tienen más probabilidades de tener ________.
A. 80 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 20 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
B. 20 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 80 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
C. 50 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 50 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
D. 40 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 60 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
Respuesta: A
P. Los músculos de un corredor de maratón profesional tienen más probabilidades de tener ________.
A. 80 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 20 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
B. 20 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 80 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
C. 50 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 50 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
D. 40 por ciento de fibras musculares de contracción rápida y 60 por ciento de fibras musculares de contracción lenta
Respuesta: B
P: ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?
A. Las fibras rápidas tienen un diámetro pequeño.
B. Las fibras rápidas contienen miofibrillas poco empaquetadas.
C. Las fibras rápidas tienen grandes reservas de glucógeno.
D. Las fibras rápidas tienen muchas mitocondrias.
Respuesta: C
P: ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?
A. Las fibras lentas tienen una pequeña red de capilares.
B. Las fibras lentas contienen el pigmento mioglobina.
C. Las fibras lentas contienen una gran cantidad de mitocondrias.
D. Las fibras lentas se contraen por periodos prolongados.
Respuesta: A
Preguntas de Pensamiento Crítico
P. ¿Qué cambios ocurren a nivel celular en respuesta al entrenamiento de resistencia?
A. El entrenamiento de resistencia modifica las fibras lentas para hacerlas más eficientes al producir más mitocondrias para permitir un metabolismo más aeróbico y una mayor producción de ATP. El ejercicio de resistencia también puede aumentar la cantidad de mioglobina en una célula y la formación de redes capilares más extensas alrededor de la fibra.
P. ¿Qué cambios ocurren a nivel celular en respuesta al entrenamiento de resistencia?
A. Los ejercicios de resistencia afectan a los músculos al provocar la formación de más actina y miosina, aumentando la estructura de las fibras musculares.
Glosario
- angiogénesis
- formación de redes capilares de sangre
- atrofia
- pérdida de proteínas estructurales de las fibras musculares
- hipertrofia
- adición de proteínas estructurales a las fibras musculares
- sarcopenia
- atrofia muscular relacionada con la edad