La "biblia" de la oxidación lipídica durante el ejercicio
Publicado: 06 Feb 2011 18:19
Dejo este estudio que es muy largo pero para entender un tema de mucho interes para muchos.
Algunas Preguntas Fundamentales sobre la Oxidación Lipídica durante el Ejercicio Físico
Rodrigo Ramírez Campillo.
Departamento de Ciencias de la Actividad Física, Universidad de los Lagos, Osorno, Chile.
RESUMEN
Los lípidos pueden ser utilizados como combustible durante la realización de esfuerzo físico, aunque su utilización dependería de una serie de factores. La utilización de este sustrato durante el ejercicio podría ser importante desde el punto de vista de la salud y del rendimiento físico. Los lípidos utilizados pueden provenir de fuentes intra o extramusculares, aunque la elección de una u otra fuente podría depender de la intensidad y duración del ejercicio. Las fuentes intramusculares serían utilizadas localmente, pero las extramusculares no. Los lípidos pueden ser utilizados como combustible desde el inicio del ejercicio. Desde el punto de vista práctico, en una misma sesión se puede entrenar con la finalidad de incrementar el rendimiento físico aeróbico, mientras que se utiliza a los lípidos como combustible. Aún se requiere de investigación para dilucidar el impacto de la oxidación lipídica durante el ejercicio sobre el peso y/o composición corporal.
Palabras Clave: metabolismo lipídico, oxidación absoluta de sustratos energéticos, obesidad, ejercicio físico.
INTRODUCCION
Muchas preguntas, y en ocasiones mitos, surgen cuando el tema de oxidación lipídica se asocia al de ejercicio físico. En parte porque la investigación en estos campos no es lo suficientemente amplia como para dar respuesta a todas las interrogantes que se presentan en las mentes de los individuos que cotidianamente se someten a sesiones de ejercicio físico y, como lamentablemente es muchas veces la costumbre, la creencia surge como respuesta primaria, por sobre la evidencia. Preguntas como por ejemplo: ¿se pueden oxidar lípidos durante el ejercicio?, ¿qué factores influyen en la oxidación lipídica durante el ejercicio?, ¿será importante oxidar lípidos durante el ejercicio?, ¿de donde provienen los lípidos que se oxidan?, ¿desde cuando se empiezan a oxidar los lípidos?, ¿es posible favorecer la oxidación de lípidos durante el ejercicio, al mismo tiempo que se promueve un desarrollo del fitness aeróbico?, ¿se debería dar prioridad a la oxidación de lípidos durante el ejercicio o la oxidación absoluta de sustratos energéticos?, serían importantes de responder, pues las respuestas conseguidas (a partir de un punto de vista de la evidencia científica) podrían ayudar bastante a los profesionales relacionados con el área de la actividad física. En la presente revisión cualitativa de literatura se tratará de dar respuesta a estas preguntas.
¿SE PUEDEN OXIDAR LIPIDOS DURANTE EL EJERCICIO?
El ejercicio físico puede alterar la homeostasis (Donoso, H., 1987) y por tanto provocar una respuesta estresora en el organismo humano. La respuesta estresora implica, por un lado, una mayor actividad del sistema nervioso simpático y, por otro, una mayor actividad de las glándulas suprarrenales (Gallardo, P., 2004). La mayor actividad simpática induciría un incremento en la liberación de noradrenalina y la mayor actividad de las glándulas suprarrenales induciría un incremento en la liberación de adrenalina (Saavedra, C., 2001). Estas hormonas, al ser liberadas, viajarán hasta unirse con receptores adrenérgicos a nivel celular (Saavedra, C., 2001). Cuando se unan con estos receptores adrenérgicos, a nivel de adipositos, estimularan la hidrólisis de los triglicéridos almacenados en su interior, mediante la activación de una cascada lipolítica, que involucra receptores β-adrenérgicos, proteína G estimuladora, la enzima adenilil ciclasa, al segundo mensajero AMPc, la proteína kinasa A, la lipasa hormona sensible y a las perilipinas, entre otras (Horowitz, J.F., 2003). La hidrólisis de los triglicéridos (suponiendo que sea completa) implica la liberación de tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol hacia el torrente sanguíneo (Saavedra, C., 2001). Los ácidos grasos liberados se deben unir con albúmina para poder ser transportados en medio acuoso (debido a su baja solubilidad) (Ramírez, R., 2007). Afortunadamente, durante el ejercicio de baja y moderada intensidad, el flujo sanguíneo se encuentra incrementado a nivel de tejido adiposo, lo cual facilitaría la llegada de albúmina a nivel de adipositos, facilitándose de esta manera la movilización de AGL desde estos (Ramírez, R., 2006). Cabe señalar que este incrementado flujo sanguíneo y consiguiente mayor envío de albúmina podría explicar en gran parte la importante disminución de reesterificación observada durante el ejercicio de baja – moderada intensidad, que baja desde un 70% en reposo hasta un 25% durante el ejercicio (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004).
Una vez liberados y unidos a albúmina, los AGL se podrán dirigir hacia las células musculares, en donde podrán ser incorporados a estas (Saavedra, C., 2001). Para hacer ingreso a la célula muscular, los AGL primero deben desligarse de la albúmina, para luego unirse con una proteína transportadora de membrana (Horowitz, J.F., 2003). Existen al menos tres proteínas de membrana conocidas para el transporte de AGL hacia el interior de las células musculares: proteína de membrana plasmática unidora de ácidos grasos, proteína translocadora de ácidos grasos (FAT/CD36) y proteína transportadora de ácidos grasos (Horowitz, J.F., 2003).
Además de los ácidos grasos provenientes del tejido adiposo, la célula muscular puede utilizar sus propias reservas lipídicas. Para esto se requerirá la llegada de catecolaminas (adrenalina y/o noradrenalina) provenientes desde las glándulas suprarrenales y/o sistema nervioso simpático, las cuales se unirán con receptores adrenérgicos a nivel de membrana plasmática, para inducir la transducción de señales que llevaran a la hidrólisis de los depósitos de triglicéridos intramusculares (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004). Alternativamente, los triglicéridos intramusculares pueden sufrir hidrólisis de manera independiente del ambiente hormonal, mediante un proceso calcio-dependiente (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004).
Los ácidos grasos provenientes del tejido adiposo que ingresan al músculo (y los provenientes de los triglicéridos intramusculares) deberán unirse con una proteína citoplasmática unidora de ácidos grasos, la cual se encargará de transportar los ácidos grasos hacia la mitocondria (Ramírez, R., 2006). A nivel de organelo mitocondrial, los ácidos grasos deberán unirse con una enzima que se encuentra en la membrana externa de la mitocondria, la cartinina palmitoil transferasa I (CPT-1), la cual parece ser la enzima limitante del ritmo de ingreso de ácidos grasos de cadena larga hacia la mitocondria (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004). Una vez que los ácidos grasos ingresan a la mitocondria, estos podrían aportar su energía potencial para la síntesis de ATP.
Por tanto, durante el ejercicio físico, se incrementaría la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo y posiblemente desde el músculo esquelético, incrementándose su disponibilidad como sustrato energético para satisfacer las elevadas demandas energéticas que implica la realización de ejercicio físico.
¿QUE FACTORES INFLUYEN EN LA OXIDACION LIPIDICA DURANTE EL EJERCICIO?
Diversos son los factores que afectan al metabolismo lipídico durante la realización de esfuerzo físico, como por ejemplo: la intensidad de ejercicio, la duración del ejercicio, el tipo de ejercicio y el tamaño de los grupos musculares empleados, la dieta y nivel de glucógeno muscular, el nivel de ácidos grasos plasmáticos, el nivel de lactato en sangre, el sexo del sujeto, la ingesta de comida antes y/o durante el ejercicio, el nivel de entrenamiento que posea el sujeto (referido principalmente al nivel de VO2max que presente este), la composición corporal, la fase del ciclo menstrual (en el caso de las mujeres), la composición de fibras musculares lentas y rápidas, el uso de suplementos, la temperatura ambiente, la altura, la herencia genética, entre otros factores (Jeukendrup, A., 2007). A continuación se profundizará en algunos de estos factores.
Intensidad de Ejercicio
La intensidad del ejercicio parece ser uno de los factores más importantes con respecto a la regulación del metabolismo lipídico durante el ejercicio (Achten, J., et al., 2003; Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003a; Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003b; Achten, J., Jeukendrup, A., 2004; Carey, D.G.., 2009). Al respecto, Venables, M.C., et al. (2005), realizaron un estudio en donde participaron 157 hombres y 143 mujeres, de 31 años en promedio, un VO2max de 50 y 41 ml/kg/min (respectivamente), un porcentaje graso del 21,5% y un IMC de 26 kg/m2. Este estudio es uno de los más interesantes con respecto al análisis de los factores que influyen sobre la regulación del metabolismo lipídico durante el ejercicio, sobre todo por el elevado número de sujetos que participaron y el elevado espectro de intensidades de esfuerzo físico frente a las cuales se analizó el metabolismo lipídico. Los sujetos fueron sometidos a intensidades de esfuerzo físico correspondientes al 41, 43, 48, 53, 58 y 61% del VO2max. Los sujetos ejercitaban sobre un tapiz rodante, en donde se incrementaba la velocidad y/o la pendiente cada 3 minutos. Durante el ejercicio se medía el consumo de O2 y la producción de CO2 mediante un sistema automatizado de análisis de gases (Oxycon Pro, Jaeger, Wuerzberg, Alemania). Se pudo observar que a medida que la intensidad del ejercicio se incrementaba, la contribución porcentual de los lípidos (determinada mediante ecuaciones estequiométricas a partir del análisis de gases realizado) al gasto energético total iba disminuyendo, mientras que la contribución de los carbohidratos se iba incrementando. En cuanto a la contribución energética absoluta (Kcal/min) durante el ejercicio, la de los lípidos se incrementó desde el reposo hasta intensidades moderadas de ejercicio, alcanzando su máxima contribución frente al 48% del VO2max, posteriormente, a medida que la intensidad del ejercicio continuaba incrementándose, la contribución energética absoluta de los lípidos fue disminuyendo. Por otro lado, la contribución energética absoluta de los carbohidratos se fue incrementando a medida que la intensidad del ejercicio se incrementaba. La intensidad frente a la cual la contribución energética absoluta de los lípidos es máxima, es denominada FATmax (Achten, J., et al., 2002). La FATmax se presenta en donde convergen en forma “óptima” el gasto energético total que implica el esfuerzo físico y la contribución relativa de los lípidos a ese gasto energético. Los autores concluyeron que la intensidad del ejercicio sería la variable que más influye sobre el tipo de sustrato utilizado como combustible durante el esfuerzo físico.
Cuando la intensidad del esfuerzo físico va del 60% al 90%% del VO2max, el patrón de utilización de combustibles seguiría la siguiente tendencia: la contribución porcentual y absoluta de los lípidos al gasto energético total disminuiría, mientras que la de los carbohidratos aumentaría (Achten, J., et al., 2002). Cuando la intensidad del ejercicio es muy elevada (p.e., sobre el 90% del VO2max), usualmente la contribución de los lípidos al metabolismo es mínima (Achten, J., et al., 2002).
Duración del Ejercicio
La duración del esfuerzo físico parece ser otro de los factores que influye sobre el metabolismo lipídico durante el ejercicio. Al respecto, 5 varones bien entrenados (24 años, 75 kg, 1.78 m, 67 ml/kg/min), se sometieron a 2 horas de ejercicio sobre cicloergómetro, frente al 65% de su VO2max (Romijn, J.A. et al., 1993). Durante el ejercicio se analizaron los volúmenes y concentraciones de gases ventilados (mediante calorimetría indirecta) y a nivel de plasma sanguíneo se obtuvieron muestras de isótopos marcados y concentración de diversos sustratos. Se pudo observar que la contribución lipídica se fue incrementando durante las 2 horas de ejercicio, sobre todo en base a un incremento en el aporte de ácidos grasos plasmáticos. En otro estudio, un grupo de 8 deportistas bien entrenados (30 años, 1.78 m, 75 kg, 63 ml/kg/min) se sometió a 5 horas de ejercicio sobre cicloergómetro, efectuado frente al 58% del VO2max (Jeukendrup, A.E., et al., 2006). Durante el ejercicio se medía el consumo de O2 y la producción de CO2 mediante un sistema automatizado de análisis de gases (Oxycon Pro, Jaeger, Wuerzberg, Alemania). Se pudo observar que cuando los sujetos ingerían agua durante el ejercicio (sin añadidura de carbohidratos), la contribución lipídica (g/min) al metabolismo energético alcanzaba los 0,68 g/min a los 40 minutos, 0,72 g/min a los 60 minutos, 0,77 g/min a los 80 y este mismo valor se repetía a los 100 minutos. Luego de 2 horas, la oxidación lipídica se incrementaba significativamente con respecto a los valores observados al inicio del esfuerzo físico (0,83 g/min vs. 0,5 g/min, respectivamente). Resultados similares han sido señalados por otros autores (Bassami, M., et al., 2007; Wolfe, R.R., et al., 1990).
Tipo de Ejercicio - Tamaño de los Grupos Musculares Empleados
Un estudio sometió a 8 hombres y 12 mujeres sedentarios a ejercicio sobre cicloergómetro vs. cinta ergométrica (Glass, S.C., et al., 1999). En ambos ergómetros los sujetos ejercitaron frente al 40% de su VO2pico, intensidad que en ambas modalidades de ejercicio permitía alcanzar la FATmax. Cabe señalar que si bien se alcanzaba la FATmax frente a la misma intensidad relativa de ejercicio, el volumen absoluto de consumo de oxígeno fue 10% superior sobre cinta ergométrica vs. cicloergómetro. En los resultados del estudio se pudo observar que sobre cicloergómetro la contribución energética absoluta de los lípidos alcanzó 2,36 kcal/min, mientras que sobre la cinta ergométrica alcanzó 3,23 kcal/min, es decir, un valor 27% superior. Este resultado se podría explicar por la mayor masa muscular implicada al ejercitar sobre una cinta ergométrica vs. cicloergómetro, lo que a su vez podría explicar que el volumen absoluto de consumo de oxígeno haya sido 10% superior sobre la cinta ergométrica vs. cicloergómetro. Por tanto, si bien en ambas modalidades de ejercicio se logró la FATmax frente al 40% del VO2pico, el hecho de que el volumen absoluto de consumo de oxígeno haya sido 10% superior sobre la cinta ergométrica vs. cicloergómetro, podría ayudar a explicar las diferencias en la contribución energética absoluta de los lípidos al metabolismo energético, observada entre las dos modalidades de ejercicio. Estos resultados concuerdan con los de Achten, J., et al. (2003), en donde se pudo observar que la contribución de los lípidos al metabolismo energético fue superior durante el ejercicio sobre cinta ergométrica vs. cicloergómetro, observándose esto frente a un amplio espectro de intensidades de ejercicio. En un acercamiento metodológico interesante, Knechtle, B., et al. (2004) compararon la oxidación lipídica conseguida durante el ejercicio en 8 deportistas con lesión de médula espinal (quienes ejercitaban sobre silla de ruedas, frente al 55, 65 y 75% del VO2max.) vs. 8 ciclistas (quienes ejercitaron sobre un cicloergómetro, frente al 55, 65 y 75% del VO2max). Los deportistas con lesión de médula espinal presentaron un VO2max de 38 ml/kg/min (cifra bastante elevada cuando se la compara con la que presentan sujetos sedentarios, considerando que los primeros solo utilizan sus extremidades superiores durante el ejercicio, es decir que, utilizando los músculos del tren superior logran valores de consumo de oxígeno similares a los de sujetos sedentarios que corren, lo cual dice relación con el elevado nivel de entrenamiento de los deportistas con lesión medular escogidos para este estudio), mientras que los ciclistas presentaban un VO2max. de 63 ml/kg/min. Se observó que la oxidación lipídica fue 139% superior durante el ejercicio sobre cicloergómetro vs. ejercicio sobre silla de ruedas (0,67 g/min vs. 0,28 g/min).
Dieta y Nivel de Glucógeno Muscular
Las dietas ricas en grasa (60% consumo calórico diario) incrementarían la utilización lipídica durante el ejercicio. Esto se podría explicar por el hecho de que una dieta rica en grasa provee un relativamente bajo aporte de carbohidratos, lo cual podría ocasionar una disminución de los depósitos de glucógeno muscular, lo que a su vez ocasionaría un incremento en la utilización de lípidos como combustible en este tejido (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004). Alternativamente, una dieta rica en grasa podría inducir una adaptación metabólica a nivel de fibras musculares, como por ejemplo: un incremento de la enzima β-hidroxiacildeshidrogenasa (B-HAD), una enzima muy importante involucrada en el proceso de β-oxidación de los lípidos a nivel mitocondrial; un incremento de la enzima CPT-1 y/o un incremento de la FAT/CD36 (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004).
Por supuesto, lo señalado anteriormente no debería ser entendido como una metodología destinada a la reducción del peso corporal graso o mejora de la salud. Por el contrario, una dieta rica en grasa generalmente se asocia a un exceso de peso corporal graso y a una salud no óptima (Williams, M., 2007).
Concentración de Ácidos Grasos y Lactato a Nivel Plasmático
Un elevado nivel de ácidos grasos plasmáticos (unidos a albúmina) se relacionaría con un incremento en el ritmo de oxidación lipídica a nivel muscular (Jeukendrup, A., 2007). Alternativamente, una alta concentración de ácidos grasos no unidos a albúmina, a nivel de adiposito, se relacionaría con una mayor reesterificación de estos, lo cual podría ocasionar una disminución en la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo hacia el torrente sanguíneo y por ende una menor disponibilidad de estos para oxidar a nivel muscular (Ramírez, R., 2007). Este alza en la reesterificación podría observarse frente a ejercicio físico de gran intensidad (p.e., sobre el 85% del VO2max), en donde el importante nivel de actividad simpática podría ocasionar una vasoconstricción a nivel de adipositos, reduciendo así la llegada de albúmina (Horowitz, J.F., 2003). Es interesante señalar que frente a estas condiciones de ejercicio, la lipolisis estaría aumentada (reflejado por una gran liberación de glicerol), pero el ritmo de aparición de ácidos grasos en el torrente sanguíneo sería bajo vs. intensidades de ejercicio inferiores (Horowitz, J.F., 2003). Además de disminuir el flujo sanguíneo a nivel de tejido adiposo, el ejercicio de alta intensidad podría ocasionar un aumento del lactato sanguíneo, lo que podría ocasionar una reducción de la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo, efecto que parece estar mediado más por una elevación de la reesterificación que por un efecto inhibitorio sobre la lipolisis (Jeukendrup, A.E., 2002).
Sexo
Cuando se compara en términos relativos al peso corporal (mg/kg/min), la capacidad de oxidación lipídica durante el ejercicio (frente a un espectro amplio de intensidades) parece ser superior en las mujeres vs. los hombres (Pillard, F., et al., 2007; Venables, M.C., et al., 2003). Se ha especulado que esto podría tener cierta relación con el mayor porcentaje de grasa corporal que presentan las mujeres, aunque las razones definitivas aún no son claras (Cancino, J., 2005).
Ingesta de Alimentos Pre y Durante el Ejercicio
La ingestión de carbohidratos en los minutos previos al ejercicio (p.e., 45 minutos antes), parece disminuir la utilización de lípidos durante este, y también disminuiría la intensidad (%VO2max) frente a la cual se logra la FATmax (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003). La ingestión de carbohidratos durante el ejercicio, también ha demostrado provocar una disminución en la utilización de lípidos durante este. Al respecto, 8 deportistas de endurance aeróbico (30 años, 1.78 m, 75 kg, 63 ml/kg/min) se sometieron a 5 horas de ejercicio sobre cicloergómetro, efectuado frente al 58% del VO2máx, bajo dos condiciones experimentales (Jeukendrup, A.E., et al., 2006). Durante el ejercicio se medía el consumo de O2 y la producción de CO2 mediante un sistema automatizado de análisis de gases (Oxycon Pro, Jaeger, Wuerzberg, Alemania). En una de las condiciones experimentales, los sujetos solo ingerían agua durante el ejercicio, en otra, a los sujetos se les suministró una solución con carbohidratos (cada 15 minutos durante las 5 horas de esfuerzo físico). En ambas condiciones la ingesta de fluido fue ad libitium. Se observó que bajo la primera condición experimental, los sujetos incrementaban la utilización de lípidos a medida que se incrementaba la duración del ejercicio, mientras que durante la condición experimental en donde los sujetos consumían carbohidratos, la oxidación lipídica fue prácticamente la misma tanto al inicio como al final de las 5 horas de ejercicio. Es decir, ya sea que el esfuerzo haya durado 30, 45, 60 o 300 minutos, la oxidación lipídica fue prácticamente la misma en todo momento.
Nivel de Entrenamiento (VO2máx)
El nivel de entrenamiento que posea un sujeto (usualmente referido al nivel de VO2máx que este presente) parece ser un factor importante con respecto al metabolismo lipídico durante el ejercicio. Así, a mayor VO2máx, mayor sería la capacidad para oxidar lípidos durante el ejercicio, ya sea en términos absolutos (g/min) o relativos (mg/min/kg) (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003; Bircher, S., Knechtle, B., 2004; Knechtle, B., et al., 2004). Esto podría explicarse por el hecho de que los sujetos entrenados, frente a su FATmax, logran valores absolutos de gasto energético (kcal/min) superiores vs. sujetos menos entrenados (Bircher, S., Knechtle, B., 2004). Alternativamente, los sujetos entrenados parecen presentar su FATmax frente a un porcentaje superior de su VO2máx. vs. sujetos menos entrenados (Bircher, S., Knechtle, B., 2004). Por ejemplo, suponiendo que un sujeto entrenado presente un VO2máx de 4 litros/min y que alcance su FATmax frente al 65% del VO2máx (Achten, J., et al., 2002), mientras que un sujeto menos entrenado presente un VO2máx de 3 litros/min y que alcance su FATmax frente al 48% del VO2máx (Venables, M.C., et al., 2005), y suponiendo que ambos presentan una relación de intercambio respiratorio (RIR) de 0,82 (implica una contribución del 62% de los lípidos al gasto energético total) frente a FATmax, entonces los cálculos estequiométricos señalarían que el sujeto bien entrenado estaría oxidando aproximadamente 0,9 g de lípidos/min, mientras que el sujeto menos entrenado estaría oxidando aproximadamente 0,5 g/min.
Por tanto, el metabolismo lipídico durante el ejercicio parece estar influido por una serie de factores, como la intensidad de ejercicio, duración del ejercicio, tipo de ejercicio, dieta, concentración de ácidos grasos y lactato a nivel plasmático, sexo, ingesta de comida antes y durante el ejercicio, nivel de entrenamiento (VO2máx), entre otros. Por supuesto, estos factores no deben ser considerados aisladamente, ya que interaccionarían entre si. Por ejemplo, si bien un sujeto podría emplear una intensidad de ejercicio coincidente con la FATmax y una duración elevada de esfuerzo físico (> 60 minutos), con la finalidad de maximizar la utilización de los lípidos como combustible, la ingesta de carbohidratos antes y/o durante el ejercicio podría reducir su utilización. Por tanto, aquellos interesados en investigar en esta área, deberían tomar en consideración a estas interacciones.
Algunas Preguntas Fundamentales sobre la Oxidación Lipídica durante el Ejercicio Físico
Rodrigo Ramírez Campillo.
Departamento de Ciencias de la Actividad Física, Universidad de los Lagos, Osorno, Chile.
RESUMEN
Los lípidos pueden ser utilizados como combustible durante la realización de esfuerzo físico, aunque su utilización dependería de una serie de factores. La utilización de este sustrato durante el ejercicio podría ser importante desde el punto de vista de la salud y del rendimiento físico. Los lípidos utilizados pueden provenir de fuentes intra o extramusculares, aunque la elección de una u otra fuente podría depender de la intensidad y duración del ejercicio. Las fuentes intramusculares serían utilizadas localmente, pero las extramusculares no. Los lípidos pueden ser utilizados como combustible desde el inicio del ejercicio. Desde el punto de vista práctico, en una misma sesión se puede entrenar con la finalidad de incrementar el rendimiento físico aeróbico, mientras que se utiliza a los lípidos como combustible. Aún se requiere de investigación para dilucidar el impacto de la oxidación lipídica durante el ejercicio sobre el peso y/o composición corporal.
Palabras Clave: metabolismo lipídico, oxidación absoluta de sustratos energéticos, obesidad, ejercicio físico.
INTRODUCCION
Muchas preguntas, y en ocasiones mitos, surgen cuando el tema de oxidación lipídica se asocia al de ejercicio físico. En parte porque la investigación en estos campos no es lo suficientemente amplia como para dar respuesta a todas las interrogantes que se presentan en las mentes de los individuos que cotidianamente se someten a sesiones de ejercicio físico y, como lamentablemente es muchas veces la costumbre, la creencia surge como respuesta primaria, por sobre la evidencia. Preguntas como por ejemplo: ¿se pueden oxidar lípidos durante el ejercicio?, ¿qué factores influyen en la oxidación lipídica durante el ejercicio?, ¿será importante oxidar lípidos durante el ejercicio?, ¿de donde provienen los lípidos que se oxidan?, ¿desde cuando se empiezan a oxidar los lípidos?, ¿es posible favorecer la oxidación de lípidos durante el ejercicio, al mismo tiempo que se promueve un desarrollo del fitness aeróbico?, ¿se debería dar prioridad a la oxidación de lípidos durante el ejercicio o la oxidación absoluta de sustratos energéticos?, serían importantes de responder, pues las respuestas conseguidas (a partir de un punto de vista de la evidencia científica) podrían ayudar bastante a los profesionales relacionados con el área de la actividad física. En la presente revisión cualitativa de literatura se tratará de dar respuesta a estas preguntas.
¿SE PUEDEN OXIDAR LIPIDOS DURANTE EL EJERCICIO?
El ejercicio físico puede alterar la homeostasis (Donoso, H., 1987) y por tanto provocar una respuesta estresora en el organismo humano. La respuesta estresora implica, por un lado, una mayor actividad del sistema nervioso simpático y, por otro, una mayor actividad de las glándulas suprarrenales (Gallardo, P., 2004). La mayor actividad simpática induciría un incremento en la liberación de noradrenalina y la mayor actividad de las glándulas suprarrenales induciría un incremento en la liberación de adrenalina (Saavedra, C., 2001). Estas hormonas, al ser liberadas, viajarán hasta unirse con receptores adrenérgicos a nivel celular (Saavedra, C., 2001). Cuando se unan con estos receptores adrenérgicos, a nivel de adipositos, estimularan la hidrólisis de los triglicéridos almacenados en su interior, mediante la activación de una cascada lipolítica, que involucra receptores β-adrenérgicos, proteína G estimuladora, la enzima adenilil ciclasa, al segundo mensajero AMPc, la proteína kinasa A, la lipasa hormona sensible y a las perilipinas, entre otras (Horowitz, J.F., 2003). La hidrólisis de los triglicéridos (suponiendo que sea completa) implica la liberación de tres moléculas de ácidos grasos y una molécula de glicerol hacia el torrente sanguíneo (Saavedra, C., 2001). Los ácidos grasos liberados se deben unir con albúmina para poder ser transportados en medio acuoso (debido a su baja solubilidad) (Ramírez, R., 2007). Afortunadamente, durante el ejercicio de baja y moderada intensidad, el flujo sanguíneo se encuentra incrementado a nivel de tejido adiposo, lo cual facilitaría la llegada de albúmina a nivel de adipositos, facilitándose de esta manera la movilización de AGL desde estos (Ramírez, R., 2006). Cabe señalar que este incrementado flujo sanguíneo y consiguiente mayor envío de albúmina podría explicar en gran parte la importante disminución de reesterificación observada durante el ejercicio de baja – moderada intensidad, que baja desde un 70% en reposo hasta un 25% durante el ejercicio (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004).
Una vez liberados y unidos a albúmina, los AGL se podrán dirigir hacia las células musculares, en donde podrán ser incorporados a estas (Saavedra, C., 2001). Para hacer ingreso a la célula muscular, los AGL primero deben desligarse de la albúmina, para luego unirse con una proteína transportadora de membrana (Horowitz, J.F., 2003). Existen al menos tres proteínas de membrana conocidas para el transporte de AGL hacia el interior de las células musculares: proteína de membrana plasmática unidora de ácidos grasos, proteína translocadora de ácidos grasos (FAT/CD36) y proteína transportadora de ácidos grasos (Horowitz, J.F., 2003).
Además de los ácidos grasos provenientes del tejido adiposo, la célula muscular puede utilizar sus propias reservas lipídicas. Para esto se requerirá la llegada de catecolaminas (adrenalina y/o noradrenalina) provenientes desde las glándulas suprarrenales y/o sistema nervioso simpático, las cuales se unirán con receptores adrenérgicos a nivel de membrana plasmática, para inducir la transducción de señales que llevaran a la hidrólisis de los depósitos de triglicéridos intramusculares (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004). Alternativamente, los triglicéridos intramusculares pueden sufrir hidrólisis de manera independiente del ambiente hormonal, mediante un proceso calcio-dependiente (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004).
Los ácidos grasos provenientes del tejido adiposo que ingresan al músculo (y los provenientes de los triglicéridos intramusculares) deberán unirse con una proteína citoplasmática unidora de ácidos grasos, la cual se encargará de transportar los ácidos grasos hacia la mitocondria (Ramírez, R., 2006). A nivel de organelo mitocondrial, los ácidos grasos deberán unirse con una enzima que se encuentra en la membrana externa de la mitocondria, la cartinina palmitoil transferasa I (CPT-1), la cual parece ser la enzima limitante del ritmo de ingreso de ácidos grasos de cadena larga hacia la mitocondria (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004). Una vez que los ácidos grasos ingresan a la mitocondria, estos podrían aportar su energía potencial para la síntesis de ATP.
Por tanto, durante el ejercicio físico, se incrementaría la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo y posiblemente desde el músculo esquelético, incrementándose su disponibilidad como sustrato energético para satisfacer las elevadas demandas energéticas que implica la realización de ejercicio físico.
¿QUE FACTORES INFLUYEN EN LA OXIDACION LIPIDICA DURANTE EL EJERCICIO?
Diversos son los factores que afectan al metabolismo lipídico durante la realización de esfuerzo físico, como por ejemplo: la intensidad de ejercicio, la duración del ejercicio, el tipo de ejercicio y el tamaño de los grupos musculares empleados, la dieta y nivel de glucógeno muscular, el nivel de ácidos grasos plasmáticos, el nivel de lactato en sangre, el sexo del sujeto, la ingesta de comida antes y/o durante el ejercicio, el nivel de entrenamiento que posea el sujeto (referido principalmente al nivel de VO2max que presente este), la composición corporal, la fase del ciclo menstrual (en el caso de las mujeres), la composición de fibras musculares lentas y rápidas, el uso de suplementos, la temperatura ambiente, la altura, la herencia genética, entre otros factores (Jeukendrup, A., 2007). A continuación se profundizará en algunos de estos factores.
Intensidad de Ejercicio
La intensidad del ejercicio parece ser uno de los factores más importantes con respecto a la regulación del metabolismo lipídico durante el ejercicio (Achten, J., et al., 2003; Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003a; Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003b; Achten, J., Jeukendrup, A., 2004; Carey, D.G.., 2009). Al respecto, Venables, M.C., et al. (2005), realizaron un estudio en donde participaron 157 hombres y 143 mujeres, de 31 años en promedio, un VO2max de 50 y 41 ml/kg/min (respectivamente), un porcentaje graso del 21,5% y un IMC de 26 kg/m2. Este estudio es uno de los más interesantes con respecto al análisis de los factores que influyen sobre la regulación del metabolismo lipídico durante el ejercicio, sobre todo por el elevado número de sujetos que participaron y el elevado espectro de intensidades de esfuerzo físico frente a las cuales se analizó el metabolismo lipídico. Los sujetos fueron sometidos a intensidades de esfuerzo físico correspondientes al 41, 43, 48, 53, 58 y 61% del VO2max. Los sujetos ejercitaban sobre un tapiz rodante, en donde se incrementaba la velocidad y/o la pendiente cada 3 minutos. Durante el ejercicio se medía el consumo de O2 y la producción de CO2 mediante un sistema automatizado de análisis de gases (Oxycon Pro, Jaeger, Wuerzberg, Alemania). Se pudo observar que a medida que la intensidad del ejercicio se incrementaba, la contribución porcentual de los lípidos (determinada mediante ecuaciones estequiométricas a partir del análisis de gases realizado) al gasto energético total iba disminuyendo, mientras que la contribución de los carbohidratos se iba incrementando. En cuanto a la contribución energética absoluta (Kcal/min) durante el ejercicio, la de los lípidos se incrementó desde el reposo hasta intensidades moderadas de ejercicio, alcanzando su máxima contribución frente al 48% del VO2max, posteriormente, a medida que la intensidad del ejercicio continuaba incrementándose, la contribución energética absoluta de los lípidos fue disminuyendo. Por otro lado, la contribución energética absoluta de los carbohidratos se fue incrementando a medida que la intensidad del ejercicio se incrementaba. La intensidad frente a la cual la contribución energética absoluta de los lípidos es máxima, es denominada FATmax (Achten, J., et al., 2002). La FATmax se presenta en donde convergen en forma “óptima” el gasto energético total que implica el esfuerzo físico y la contribución relativa de los lípidos a ese gasto energético. Los autores concluyeron que la intensidad del ejercicio sería la variable que más influye sobre el tipo de sustrato utilizado como combustible durante el esfuerzo físico.
Cuando la intensidad del esfuerzo físico va del 60% al 90%% del VO2max, el patrón de utilización de combustibles seguiría la siguiente tendencia: la contribución porcentual y absoluta de los lípidos al gasto energético total disminuiría, mientras que la de los carbohidratos aumentaría (Achten, J., et al., 2002). Cuando la intensidad del ejercicio es muy elevada (p.e., sobre el 90% del VO2max), usualmente la contribución de los lípidos al metabolismo es mínima (Achten, J., et al., 2002).
Duración del Ejercicio
La duración del esfuerzo físico parece ser otro de los factores que influye sobre el metabolismo lipídico durante el ejercicio. Al respecto, 5 varones bien entrenados (24 años, 75 kg, 1.78 m, 67 ml/kg/min), se sometieron a 2 horas de ejercicio sobre cicloergómetro, frente al 65% de su VO2max (Romijn, J.A. et al., 1993). Durante el ejercicio se analizaron los volúmenes y concentraciones de gases ventilados (mediante calorimetría indirecta) y a nivel de plasma sanguíneo se obtuvieron muestras de isótopos marcados y concentración de diversos sustratos. Se pudo observar que la contribución lipídica se fue incrementando durante las 2 horas de ejercicio, sobre todo en base a un incremento en el aporte de ácidos grasos plasmáticos. En otro estudio, un grupo de 8 deportistas bien entrenados (30 años, 1.78 m, 75 kg, 63 ml/kg/min) se sometió a 5 horas de ejercicio sobre cicloergómetro, efectuado frente al 58% del VO2max (Jeukendrup, A.E., et al., 2006). Durante el ejercicio se medía el consumo de O2 y la producción de CO2 mediante un sistema automatizado de análisis de gases (Oxycon Pro, Jaeger, Wuerzberg, Alemania). Se pudo observar que cuando los sujetos ingerían agua durante el ejercicio (sin añadidura de carbohidratos), la contribución lipídica (g/min) al metabolismo energético alcanzaba los 0,68 g/min a los 40 minutos, 0,72 g/min a los 60 minutos, 0,77 g/min a los 80 y este mismo valor se repetía a los 100 minutos. Luego de 2 horas, la oxidación lipídica se incrementaba significativamente con respecto a los valores observados al inicio del esfuerzo físico (0,83 g/min vs. 0,5 g/min, respectivamente). Resultados similares han sido señalados por otros autores (Bassami, M., et al., 2007; Wolfe, R.R., et al., 1990).
Tipo de Ejercicio - Tamaño de los Grupos Musculares Empleados
Un estudio sometió a 8 hombres y 12 mujeres sedentarios a ejercicio sobre cicloergómetro vs. cinta ergométrica (Glass, S.C., et al., 1999). En ambos ergómetros los sujetos ejercitaron frente al 40% de su VO2pico, intensidad que en ambas modalidades de ejercicio permitía alcanzar la FATmax. Cabe señalar que si bien se alcanzaba la FATmax frente a la misma intensidad relativa de ejercicio, el volumen absoluto de consumo de oxígeno fue 10% superior sobre cinta ergométrica vs. cicloergómetro. En los resultados del estudio se pudo observar que sobre cicloergómetro la contribución energética absoluta de los lípidos alcanzó 2,36 kcal/min, mientras que sobre la cinta ergométrica alcanzó 3,23 kcal/min, es decir, un valor 27% superior. Este resultado se podría explicar por la mayor masa muscular implicada al ejercitar sobre una cinta ergométrica vs. cicloergómetro, lo que a su vez podría explicar que el volumen absoluto de consumo de oxígeno haya sido 10% superior sobre la cinta ergométrica vs. cicloergómetro. Por tanto, si bien en ambas modalidades de ejercicio se logró la FATmax frente al 40% del VO2pico, el hecho de que el volumen absoluto de consumo de oxígeno haya sido 10% superior sobre la cinta ergométrica vs. cicloergómetro, podría ayudar a explicar las diferencias en la contribución energética absoluta de los lípidos al metabolismo energético, observada entre las dos modalidades de ejercicio. Estos resultados concuerdan con los de Achten, J., et al. (2003), en donde se pudo observar que la contribución de los lípidos al metabolismo energético fue superior durante el ejercicio sobre cinta ergométrica vs. cicloergómetro, observándose esto frente a un amplio espectro de intensidades de ejercicio. En un acercamiento metodológico interesante, Knechtle, B., et al. (2004) compararon la oxidación lipídica conseguida durante el ejercicio en 8 deportistas con lesión de médula espinal (quienes ejercitaban sobre silla de ruedas, frente al 55, 65 y 75% del VO2max.) vs. 8 ciclistas (quienes ejercitaron sobre un cicloergómetro, frente al 55, 65 y 75% del VO2max). Los deportistas con lesión de médula espinal presentaron un VO2max de 38 ml/kg/min (cifra bastante elevada cuando se la compara con la que presentan sujetos sedentarios, considerando que los primeros solo utilizan sus extremidades superiores durante el ejercicio, es decir que, utilizando los músculos del tren superior logran valores de consumo de oxígeno similares a los de sujetos sedentarios que corren, lo cual dice relación con el elevado nivel de entrenamiento de los deportistas con lesión medular escogidos para este estudio), mientras que los ciclistas presentaban un VO2max. de 63 ml/kg/min. Se observó que la oxidación lipídica fue 139% superior durante el ejercicio sobre cicloergómetro vs. ejercicio sobre silla de ruedas (0,67 g/min vs. 0,28 g/min).
Dieta y Nivel de Glucógeno Muscular
Las dietas ricas en grasa (60% consumo calórico diario) incrementarían la utilización lipídica durante el ejercicio. Esto se podría explicar por el hecho de que una dieta rica en grasa provee un relativamente bajo aporte de carbohidratos, lo cual podría ocasionar una disminución de los depósitos de glucógeno muscular, lo que a su vez ocasionaría un incremento en la utilización de lípidos como combustible en este tejido (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004). Alternativamente, una dieta rica en grasa podría inducir una adaptación metabólica a nivel de fibras musculares, como por ejemplo: un incremento de la enzima β-hidroxiacildeshidrogenasa (B-HAD), una enzima muy importante involucrada en el proceso de β-oxidación de los lípidos a nivel mitocondrial; un incremento de la enzima CPT-1 y/o un incremento de la FAT/CD36 (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2004).
Por supuesto, lo señalado anteriormente no debería ser entendido como una metodología destinada a la reducción del peso corporal graso o mejora de la salud. Por el contrario, una dieta rica en grasa generalmente se asocia a un exceso de peso corporal graso y a una salud no óptima (Williams, M., 2007).
Concentración de Ácidos Grasos y Lactato a Nivel Plasmático
Un elevado nivel de ácidos grasos plasmáticos (unidos a albúmina) se relacionaría con un incremento en el ritmo de oxidación lipídica a nivel muscular (Jeukendrup, A., 2007). Alternativamente, una alta concentración de ácidos grasos no unidos a albúmina, a nivel de adiposito, se relacionaría con una mayor reesterificación de estos, lo cual podría ocasionar una disminución en la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo hacia el torrente sanguíneo y por ende una menor disponibilidad de estos para oxidar a nivel muscular (Ramírez, R., 2007). Este alza en la reesterificación podría observarse frente a ejercicio físico de gran intensidad (p.e., sobre el 85% del VO2max), en donde el importante nivel de actividad simpática podría ocasionar una vasoconstricción a nivel de adipositos, reduciendo así la llegada de albúmina (Horowitz, J.F., 2003). Es interesante señalar que frente a estas condiciones de ejercicio, la lipolisis estaría aumentada (reflejado por una gran liberación de glicerol), pero el ritmo de aparición de ácidos grasos en el torrente sanguíneo sería bajo vs. intensidades de ejercicio inferiores (Horowitz, J.F., 2003). Además de disminuir el flujo sanguíneo a nivel de tejido adiposo, el ejercicio de alta intensidad podría ocasionar un aumento del lactato sanguíneo, lo que podría ocasionar una reducción de la movilización de ácidos grasos desde el tejido adiposo, efecto que parece estar mediado más por una elevación de la reesterificación que por un efecto inhibitorio sobre la lipolisis (Jeukendrup, A.E., 2002).
Sexo
Cuando se compara en términos relativos al peso corporal (mg/kg/min), la capacidad de oxidación lipídica durante el ejercicio (frente a un espectro amplio de intensidades) parece ser superior en las mujeres vs. los hombres (Pillard, F., et al., 2007; Venables, M.C., et al., 2003). Se ha especulado que esto podría tener cierta relación con el mayor porcentaje de grasa corporal que presentan las mujeres, aunque las razones definitivas aún no son claras (Cancino, J., 2005).
Ingesta de Alimentos Pre y Durante el Ejercicio
La ingestión de carbohidratos en los minutos previos al ejercicio (p.e., 45 minutos antes), parece disminuir la utilización de lípidos durante este, y también disminuiría la intensidad (%VO2max) frente a la cual se logra la FATmax (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003). La ingestión de carbohidratos durante el ejercicio, también ha demostrado provocar una disminución en la utilización de lípidos durante este. Al respecto, 8 deportistas de endurance aeróbico (30 años, 1.78 m, 75 kg, 63 ml/kg/min) se sometieron a 5 horas de ejercicio sobre cicloergómetro, efectuado frente al 58% del VO2máx, bajo dos condiciones experimentales (Jeukendrup, A.E., et al., 2006). Durante el ejercicio se medía el consumo de O2 y la producción de CO2 mediante un sistema automatizado de análisis de gases (Oxycon Pro, Jaeger, Wuerzberg, Alemania). En una de las condiciones experimentales, los sujetos solo ingerían agua durante el ejercicio, en otra, a los sujetos se les suministró una solución con carbohidratos (cada 15 minutos durante las 5 horas de esfuerzo físico). En ambas condiciones la ingesta de fluido fue ad libitium. Se observó que bajo la primera condición experimental, los sujetos incrementaban la utilización de lípidos a medida que se incrementaba la duración del ejercicio, mientras que durante la condición experimental en donde los sujetos consumían carbohidratos, la oxidación lipídica fue prácticamente la misma tanto al inicio como al final de las 5 horas de ejercicio. Es decir, ya sea que el esfuerzo haya durado 30, 45, 60 o 300 minutos, la oxidación lipídica fue prácticamente la misma en todo momento.
Nivel de Entrenamiento (VO2máx)
El nivel de entrenamiento que posea un sujeto (usualmente referido al nivel de VO2máx que este presente) parece ser un factor importante con respecto al metabolismo lipídico durante el ejercicio. Así, a mayor VO2máx, mayor sería la capacidad para oxidar lípidos durante el ejercicio, ya sea en términos absolutos (g/min) o relativos (mg/min/kg) (Achten, J., Jeukendrup, A.E., 2003; Bircher, S., Knechtle, B., 2004; Knechtle, B., et al., 2004). Esto podría explicarse por el hecho de que los sujetos entrenados, frente a su FATmax, logran valores absolutos de gasto energético (kcal/min) superiores vs. sujetos menos entrenados (Bircher, S., Knechtle, B., 2004). Alternativamente, los sujetos entrenados parecen presentar su FATmax frente a un porcentaje superior de su VO2máx. vs. sujetos menos entrenados (Bircher, S., Knechtle, B., 2004). Por ejemplo, suponiendo que un sujeto entrenado presente un VO2máx de 4 litros/min y que alcance su FATmax frente al 65% del VO2máx (Achten, J., et al., 2002), mientras que un sujeto menos entrenado presente un VO2máx de 3 litros/min y que alcance su FATmax frente al 48% del VO2máx (Venables, M.C., et al., 2005), y suponiendo que ambos presentan una relación de intercambio respiratorio (RIR) de 0,82 (implica una contribución del 62% de los lípidos al gasto energético total) frente a FATmax, entonces los cálculos estequiométricos señalarían que el sujeto bien entrenado estaría oxidando aproximadamente 0,9 g de lípidos/min, mientras que el sujeto menos entrenado estaría oxidando aproximadamente 0,5 g/min.
Por tanto, el metabolismo lipídico durante el ejercicio parece estar influido por una serie de factores, como la intensidad de ejercicio, duración del ejercicio, tipo de ejercicio, dieta, concentración de ácidos grasos y lactato a nivel plasmático, sexo, ingesta de comida antes y durante el ejercicio, nivel de entrenamiento (VO2máx), entre otros. Por supuesto, estos factores no deben ser considerados aisladamente, ya que interaccionarían entre si. Por ejemplo, si bien un sujeto podría emplear una intensidad de ejercicio coincidente con la FATmax y una duración elevada de esfuerzo físico (> 60 minutos), con la finalidad de maximizar la utilización de los lípidos como combustible, la ingesta de carbohidratos antes y/o durante el ejercicio podría reducir su utilización. Por tanto, aquellos interesados en investigar en esta área, deberían tomar en consideración a estas interacciones.