Fisiología del ejercicio

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Fisiología del ejercicio
Mario Marino
Tomás Bernaudo
Ayudante de segunda
Fisiología Animal
Especies atléticas
Capacidad
 atlética
 Eficiencia 
Energética
Función 
Cardiovascular
Y Respiratoria
Propiedades del
músculo
 esquelético
Capacidad
Aeróbica
Respuestas 
Hematológicas
Y Bioquímicas
Respuesta al 
Entrenamiento
ANAERÓBICO
vs.
AERÓBICO
MÁXIMO
vs.
SUBMÁXIMO
DINÁMICO
vs.
ESTÁTICO
VELOCIDAD
vs.
RESISTENCIA
TIPOS DE 
EJERCICIO
4
Energética y ejercicio
Hidrólisis de ATP
1 mol de ATP = 7.3 Kcal
25% 
E Mecánica
75% 
E Calórica
6
El ATP almacenado
 mantiene la actividad muscular
 1 a 2 segundos 
1) Vías Aeróbicas
Glucólisis aeróbica
Beta oxidación de AG
2) Vías Anaeróbicas
Sistema fosfágeno
Glucólisis anaeróbica
 
 
Resíntesis de ATP
 
 
6 CO2 + 6 H2O 
+ 4 NADH 
+ 4 FADH
Glucógeno
Resíntesis de ATP
GLUCÓLISIS AERÓBICA
Duración: O2 dependiente 
 Glucosa 2Piruvato + 2ATP + 2 NADH 
36 ATP
O2
AGL + 23 O2 CO2 + H2O 
					+ 130 ATP 
 Ac.palmítico
Resíntesis de ATP
BETAOXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
Duración: O2 dependiente 
Resíntesis de ATP
SISTEMA FOSFÁGENO
 FOSFOCREATINA
ADP
Duración 10 s
PC + ADP C + 1 ATP 
ADP + ADP AMP + 1 ATP
CPK
MK
Resíntesis de ATP
GLUCÓLISIS ANAERÓBICA
Duración 0,5 a 2,5 min
Glucógeno
 Glucosa
2Piruvato + 2ATP 
2 NAD- 
2 NADH
2 Lactato 
2 NAD- 
LDH
100 % 
Energía
 Duración del ejercicio
 10” 30” 1’ 2’ 3’ 4’ 
Glucólisis
 anaeróbica
CP
 Glucólisis aeróbica 
 Oxidación de lípidos
Obtención de energía
durante el ejercicio
13
 Partición energética
Fibras musculares
Tejido muscular
		Músculo	Hueso	Grasa
	SPC	 52	 12	 1.12
	Equino mestizo	 42	 12	 2.11
	Galgo	 57	 12	 0.28
	Perro mestizo	 44	 12	 0.94
% del pV
 Tipo I
 
I
II A
II B
Tinción histoquímica de miosin ATPasa 
 Tipo IIA
 
 Tipo IIB
 
 Fibras I
 Lentas oxidativas
 Lentas no fatigables
 Slow twitch (ST)
 
 
 
 Mitocondrias Abundantes
 Mioglobina Abundantes
 Reacción miosín ATPasa Lenta
 Bomba de Ca++ Lenta
 Glucógeno Escaso
 
 Fibras I
 Fibras II B
 Rápidas glucolíticas 
 Rápidas fatigables
 Fast twitch (FT ) 
 
 
 
 Mitocondrias Escasas
 Mioglobina Escasa
 Reacción miosín ATPasa Rápida
 Bomba de Ca++ Rápida
 Glucógeno Abundante
 
 Fibras II B
 Fibras II A
 
Rápidas oxidativas 
Rápidas no fatigables 
Fast twitch high oxidative (FTH) 
 
 
Mitocondrias Numerosas
 
Mioglobina Moderada 
Reacción miosín ATPasa Rápida 
Bomba de Ca++ Rápida 
Glucógeno Moderado 
 
Fibras II A
		 I	 II A	 II B
	 QH	9	51	40
	 SPC	11	57	32
	Árabe	14	48	38
Composición del Músculo Gluteo Medio
 en diferentes razas equinas 
(distintos tipos de fibras en %)
Consumo de oxígeno
 
en reposo
3 mL / kg / min.
Consumo de oxígeno por minuto
VO2 = GC x Dif.(a-v)O2 
 Depende:
De la capacidad de intercambio gaseoso 
Del transporte de O2 a los tejidos
De la eficiencia tisular en la utilización del O2
Consumo de oxígeno por minuto
 Consumo de oxígeno
Vo2 mL/kg/min
Velocidad 
160
120
 80
 
 40
 0
Vo2 máx
Paso Trote Galope Carrea
Consumo máximo de oxígeno por minuto
 en ejercicio
representa la capacidad aeróbica
 
170 mL / kg / min.(SPC)
VO2 máx
Aumento del Vo2 de reposo al máximo esfuerzo(Vo2max)
50
45
40
35
30
25
20
15
10
 5
 o 
Galgo Hombre SPC
Velocidad con VO2 < 100% 
Trabajo submáximo
Velocidad con VO2=100% 
Trabajo supramáximo
 
El %VO2 máx representa 
la intensidad del ejercicio 
SUBMÁXIMO
SUPRAMÁXIMO
 Imposibilidad de continuar el ejercicio
 a la intensidad requerida
Fatiga muscular 
1) Agotamiento de sustratos energéticos
 
2) Acidosis intracelular (Ac. Lactico)
 Aumento del eflujo de K+ de la fibra musc.
4) Aumento de la temperatura musc.
5) Disminución del flujo sanguineo musc.
Fatiga muscular
 Etiología 
Ejercicio de resistencia 
				Glucógeno
				Glucosa 
				H2O - electrolitos
				Tº corporal
Ejercicio de velocidad 
				ATP Lactato
Fatiga muscular
 Etiología 
35
 Metabolitos en el ejercicio anaeróbico
	 			
	ATP 	 23	 22	 13
	Lactato musc.
	 9	 23	132
	Lactato sang.	 0.5	 5	 23
 Intensidad
Umbral anaeróbico o de lactato
 Lactato en sangre = 4 mmoL / L
 5 10 15 20 
 
Velocidad (m/s)
Umbral de lactato
Lactato
mmol / L
20
16
12
 8
 4
 0
No entrenado
Entrenado
Endocrinología
Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón
Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Respuesta Endocrina
 Movilización de sutratos energéticos
	Glucogenólisis – Gluconeogénesis – Lipolisis
 Mantenimiento de la homeostasis cardiovascular
 Aumentar la resistencia a la fatiga
Variaciones hormonales (50% VO2máx)
ADRENALINA (estrés agudo)
ADH / CORTISOL (estrés crónico)
ß-endorfinas
Angiotensina II / Aldosterona
Insulina
Hematología y Bioquímica
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Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Sangre
 Movilización de células sanguíneas
 Bazo
 Otros depósitos (pulmón,hígado)
 Movilización de líquido plasmático
 LIV LI
 Aumento de volemia
Hto. Vol. Plasmático
Máximo durante 5’
Retoma valores basales a los 60’
 Ht (%)
60
50
40
30
-
-
-
-
 Reposo Endurance Cinta Trote Galope
Ht. en diferentes ejercicios
		 			
		Reposo	Ejercicio	Reposo 	Ejercicio
	Hb (g/dL)	13	22.5	13	23.5
	Ht (%)	40	65	52.5	62.5
SPC
Galgo
Modificación de Ht y Hb
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Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
Variaciones en Glóbulos Blancos
Consecuencias de la sudoración
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Segundo nivel
Tercer nivel
Cuarto nivel
Quinto nivel
		 PLASMA	Sudor 
Humano	SUDOR
EQUINO
	Tonicidad	300 mOsm/L	Hipotónico	HIPERTÓNICO
	Na+	140	50	147
	K+	4	4,7	57
	Cl-	100	40	200
49
49
Sudoración
 Pérdidas hídricas en el equino 
 Ejercicio Duración Litros eliminados
 Máximo 1.34 min 10 ( 2 % PV)
 Submáximo 6 horas 25 ( 5 % PV)
50
50
 Ht PT Na+ K+ Cl- CO3 H-
 A A A A N D
 A A N D DD A
 
Carrera
Deshidratación post ejercicio
EnduranceParámetro	Ej. Intenso	 Ej. Prolongado
	Hematocrito		 
	Relación N / L	 	 
	Proteinemia		
	Electrolitos	Hiperkalemia	Hipo: Cl- - K+ Na+- Ca++ - Mg++
	EAB	Acidosis mix.	 Alcalosis
Ejercicio Intenso
pH
CO3H -
P CO2
Acidosis mixta
53
Ejercicio de resistencia
pH
HCO3 -
Alcalosis metabólica
Cl -
¿¿¿DUDAS???
Ajustes cardiovasculares 
en el ejercicio
Ajustes cardiovasculares 
en el ejercicio
 
Mantenimiento de la PA en rangos fisiológicos
Aumento del gasto cardíaco
Disminución de la resistencia periférica total
Incremento del flujo sanguíneo al músculo
esquelético activo
Disminución del flujo sanguíneo en órganos
no intervinientes en la actividad física
57
 % de Vo2 max
 
 50 75 100 
 Gasto cardíaco
200
150
100
50
300
250
GC
Lts / min.
58
% de aumento FC de reposo al máximo
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
%
 
 Galgo Atleta humano SPC
 % de Vo2 max
 
 50 75 100 
 Componentes del gasto cardíaco 
FC
Latidos/
 min.
200
150
100
50
250
D S
800
1200
1000
DS
(ml)
1400
FC
GC
60
 Aumento del GC en el ejercicio
Aumento del Cronotropismo (SNS)
Aumento de la DS: 
	Aumento del Inotropismo 
	Aumento del Lusitropismo
	Aumento de la Precarga 	(FrankStarling)
61
 Aumento de la Precarga
Aumento del Retorno Venoso
Aumento de la actividad cardíaca aspirante
Aumento de la presión negativa inspiratoria
Esplenocontracción
Venoconstricción
Bomba muscular
62
Redistribución del
Flujo Sanguineo
Cerebro 10 %
Corazón 5 %
Piel 5 %
Músculo 15 % 
Riñón 20 %
Esplácnica 30 %
Otros 15 %
Cerebro 2 %
Corazón 5 %
Piel 5 %
Músculo 80 %
Riñón 2 %
Esplácnica 3 %
35 L/m
285 L/min
Reposo
 Ejercicio
Redistribución del VMC en el ejercicio (SPC)
64
Disminución del flujo sanguíneo en órganos no vitales
SN Simpático
NA - A - Neuropéptido Y
Vasoconstricción esplácnica (α1) 
Renal
Gástrico
Intestinal
Hepática
Pancreática
 
65
 Flujo sanguíneo en reposo : 3 mL / g /minuto
 Flujo sanguíneo en ejercicio : Intermitente
 Aumenta a 35 mL / g / minuto 
 
Flujo sanguíneo
 en el músculo esquelético
Aumento del flujo sanguíneo 
al músculo esquelético
 Hiperemia pre-ejercicio
 Simpático colinérgico
 
67
 
2) Hiperemia de ejercicio 
Mecanismos locales
Disminución de pO2
Aumento de pCO2 
K+ - H+ (lactato)
ON - PNA - ADP - PGI2
Cininas - VIP - Sust.P
Hipertermia
 
Adrenérgicos β2 
68
RP total
mmHg/mL/min
Velocidad
0.014
0.006
R P T G C 
Disminución de la
 resistencia periférica total
 en el ejercicio 
Redistribución de flujo
+
Vasodilatación muscular
69
Presión arterial en el ejercicio
Presión arterial media
 PAM= PD+1/3(PS-PD)
 97 mmHg 120-160 mmHg
 
 Reposo Ejercicio 
 
71
PA
mmHg
Ejercicio
 Suprmáximo
Reposo
Presión arterial en el ejercicio
200
150
100
50
PS
PM: 98
PD
160
Ejercicio
 Submáximo
Aeróbico
72
 
DINÁMICO vs. ESTÁTICO
73
 
	EJERCICIO	Dinámico	 Estático
	Contracciones	Isotónicas	Isométricas
	Rango P.A.S	Alto	Alto
	Rango P.A.D	Bajo	Alto
	Rango P.A.M	Moderado	Alto
DINÁMICO vs. ESTÁTICO
74
 Actividad simpática
Contracción muscular
 METABOLITOS
 O2
VD arteriolar muscular
 Flujo muscular
 Resistencia Periférica Total
 Actividad de barorreceptores
VMC
Venoconstricción
Bomba muscular
Bomba abdominotorácica
Bomba cardíaca
 RV
 Activación receptores
 artromusculares
VC esplácnica
VC renal
VC musculos inactivos
 Cronotropismo
 Inotropismo
 P A 
Corteza cerebral
75
Función respiratoria
en el ejercicio
A pesar de estar adaptado para el ejercicio el equino experimenta hipoxemia en ejercicios moderados e hipercapnia en ejercicios intensos
 Insp. Esp.
 1.9 s 2.4 s
 Insp. Esp.
 0.25 s 0.25 s
Volumen corriente
(L)
Presión pleural
(mm Hg)
0
0
0
0
6
6
12
+ 26
- 35
- 2
- 6
∆ V
∆ V
 Reposo
 Ejercicio
 Volumen minuto respiratorio
(FR x VC)
Lts /min
Velocidad 
1800
1400
1000
800
400
 
 200
R P T G C 
 Frecuencia Respiratoria
Resp. /min
Velocidad 
120
100
 80
60
40
 
 20
R P T G C 
 Acople respiratorio-locomotor
 ( Galope )
 1) Fase de elevación Inspiración
 
 2) Fase de apoyo Espiración
Inspiración
Espiración
Fase de elevación:
INSPIRACIÓN
Protracción de miembros anteriores
Desplazamiento torácico craneal y lateral
Desplazamiento caudal del pistón visceral
Extensión lumbosacral
Elevación del cuello
Fase de apoyo:
ESPIRACIÓN
Descenso del cuello
Compresión torácica 
Flexión lumbo-sacral
Desplazamiento craneal del pistón 
visceral
 
Relación Inspiración / Espiración
Volumen Corriente:
Volumen inspirado o espirado en cada movimiento respiratorio
 
 Volumen Corriente
(VC)
Velocidad 
15
10
5
R P T G C 
Lts
Velocidad 
15
10
5
R P T G C 
Lts
VMR
Resp. /min
120
100
 80
60
40
 
 20
FR
VC
 Volumen minuto respiratorio
(FR x VC)
Perfusión 
pulmonar
Volumen de Espacio muerto en Reposo: 3,5 L
 (60 % del VC)
 Vías aéreas en donde no se produce intercambio gaseoso (2,5 L) 
+
Alvéolos ventilados sin perfusión (0,8-1 L)
 
Volumen de Espacio muerto en Ejercicio: 2,5 L
 
 Vías aéreas en donde no se produce intercambio gaseoso (2,5 L) 
+
Alvéolos ventilados sin perfusión (≈ 0)
 
Resistencia vascular pulmonar
Presión sistólica, diastólica y media pulmonar
Intercambio gaseoso
Presiones Parciales
Reposo (Ejercicio)
 mm Hg Reposo Máx. 
Intensidad
Sangre arterial
 O2 95 65
 CO2 40 50
Músculo
 
Sangre venosa
 
 
O2 40 15
CO2 25 95
 O2 40 5
 CO2 46 110
50
45
40
 
mm Hg
Presión parcial de CO2 arterial
Velocidad 
R P T G C 
 100
 90
 
 80
 
 70
mm Hg
Presión parcial de O2
VelocidadR P T G C 
p O2 Alveolar
p O2 Arterial
Tiempo de tránsito capilar
Equino
 Reposo 400 - 500 ms
 Ejercicio 250 ms
Tiempo de tránsito capilar
Saturación de Hemoglobina Arterial
Músculos
Ejecicio
Reposo
Disociación de la oxihemoglobina
Pulmón
20
 
15
 10
 5
 
 0
Diferencia A-V de O2
Contenido
 O2
 Vol % 
R P T G C 
Velociad
 Sangre arterial 
 Sangre venosa 
Diferencia A-V de O2
 Regulación de la respiración
 en el ejercicio
Centro
 respiratorio
Músculos
 respiratorios
Hiperventilación
QR centrales
QR periféricos
Hipoxemia
Hipercapnia
Acidosis
Hipotensión
Hipertermia
Hipercapnia
Acidosis
Receptores pulmonares
 de estiramiento
 (Músculo liso
 traqueonbronquial)
Receptores
 osteomusculares
 Propioceptores
Husos musculares
Volumen minuto respiratorio
Reposo Máxima intensidad 
 Corteza cerebral
 Propioceptores osteoarticulares
 
1800
1400
1000
800
400
 
 200
Lts /min
 Aumento de CO2
 y de H+
Disminución de O2
 
Aumento de la ventilación post ejercicio
 
 FR aumentada durante la recuperación
Responde a un VO2 elevado
Reponer la deuda de O2 consecuencia de un aumento del metabolismo anaeróbico
 Consumo de Oxígeno Post-Ejercicio
Vo2 mL/kg/min
Tiempo (sec)
180
160
120
 80
 40
 0
0 20 40 60 80 100 120 140 FIN 
VO2 real
Deuda O2
RECUPERACIÓN
108
Deuda de O2
(Consumo excesivo de O2 post-ejercicio)
Restaurar depósitos de energía
Metabolización del ácido láctico
Oxigenación de Mb
YA CASI ESTAMOS
Adaptaciones
al Entrenamiento
 Consumo de oxígeno
Vo2 max
mL/kg/min
 Velocidad m/s
160
140
120
100
 80
 60
 40
 20
 0
0 2 4 6 8 10 12 14 
 Entrenado 
 No entrenado 
VO2 max
VO2 max
No entrenado VO2 max 100 mL/kg/ min
 Entrenado VO2 max 160 mL/kg/ min 
1º pulmón 2º corazón 3º músculo
 1º músculo 2º corazón 3º pulmón
113
 Cambios en el VMR
114
 Aumento del VMC en el ejercicio
 VMC = Cronotropismo x Inotropismo
 En ejercicio aumenta crono e inotropismo
 No entrenados
 Cronotropismo +++ Inotropismo +
 Entrenados
 Cronotropismo +
 Inotropismo +++
115
Hipertrofia ventricular
116
 Entrenamiento muscular 
 Hipertrofia ventricular izquierda
 Aumento de DS
 Aumento de presión aórtica
 Activación sostenida de presorreceptores
Inibición centro cardioacelerador
Estimulación de centro cardioinhibidor
 Bradicardia de atleta 
FC
Latidos/ min.
200
150
100
50
250
Frecuencia cardíaca 200
 
Falto
 de trainig
 
 
Apto
 
Velocidad m/s
0 2 4 6 8 10 12 14 
118
 Adaptaciones vasculares
 
 
 
 Aumento síntesis de ON
 VD en músculo
 VD en corazón
 
 Aumento angiogénesis (Densidad capilar)
 
 
119
Adaptaciones hematológicas 
Hipertrofia muscular (FII A)
Aumento de :
	Glucógeno en miocito
	Enzimas sistema PC
	Enzimas met. anaeróbico
 
 
 
 
 
 
ADAPTACIONES MUSCULARES
Entrenamiento Anaeróbico
Aumento de:
Glucógeno en miocito
Mayor capacidad oxidativa: 
	Tamaño y N° de mitocondrias
	Contenido de mioglobina
	Enzimas oxidativas
	Enzimas glucogenolíticas
	Enzimas de β oxidación
Transcisión temporal de las fibras:
		IIB IIA I
 
 
 
ADAPTACIONES MUSCULARES
Entrenamiento Aeróbico
FIN
1,90,450,340,270,252,40,470,320,270,25
RPTGC
Segundos
InspiraciónEspiración
Chart1
	R	R
	P	P
	T	T
	G	G
	C	C
Inspiración
Espiración
Segundos
1.9
2.4
0.45
0.47
0.34
0.32
0.27
0.27
0.25
0.25
Sheet1
		R	P	T	G	C
	Inspiración	1.9	0.45	0.34	0.27	0.25
	Espiración	2.4	0.47	0.32	0.27	0.25
Chart1
	R	R	R
	P	P	P
	T	T	T
	G	G	G
	C	C	C
Este
mmHg/litros/minuto
0.32
0.22
0.19
0.13
0.11
Sheet1
		R	P	T	G	C
	Este	0.32	0.22	0.19	0.13	0.11
37697899152
22303947502843526582
RPTGC
mm Hg
SistólicaDiastólicaMedia
Chart1
	R	R	R
	P	P	P
	T	T	T
	G	G	G
	C	C	C
Sistólica
Diastólica
Media
mm Hg
37
22
28
69
30
43
78
39
52
99
47
65
152
50
82
Sheet1
		R	P	T	G	C
	Sistólica	37	69	78	99	152
	Diastólica	22	30	39	47	50
	Media	28	43	52	65	82
Chart1
	R	R	R
	P	P	P
	T	T	T
	G	G	G
	C	C	C
Este
%
97
97.5
97
95
90
Sheet1
		R	P	T	G	C
	Este	97	97.5	97	95	90