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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA LICENCIATURA EN ENFERMERIA “DISEÑO, IMPLEMENTACIÓN Y EVALUACIÓN DE UN PROGRAMA DE ELECTROESTIMULACIÓN PARA LA PÉRDIDA DE GRASA CORPORAL EN MUJERES ADULTAS” TESIS Que para obtener el título de Licenciada en Enfermería P r e s e n t a KARINA YAZMIN GUZMÁN QUINTANA Director de Tesis Dr. Javier Alonso Trujillo Agosto, 2017 Veronica Texto escrito a máquina Veronica Texto escrito a máquina Los Reyes Iztacala. Edo. de México UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. ~ 2 ~ Dedicatoria A Dios Por permitirme llegar a este punto de la vida guiando cada paso que doy. Por no dejar que me rindiera en los momentos más difíciles. Gracias Dios por poner a las personas correctas en mi camino, las personas que han sido mi soporte y mi compañía en todo momento. Gracias Dios, por darme la vocación de cuidar al prójimo, por permitirme curar y dar bienestar a través de mis manos, por darme el deseo de mejorar la calidad de vida de los que me rodean. A mis padres Por todo el apoyo y el amor que me han brindado siempre, a pesar de todas las dificultades que se presentaron durante el camino. Gracias por ser exigentes, por sustentar mis estudios, por enseñarme a trabajar y a buscar un mejor futuro día a día. Espero esto los llene de orgullo, pues es el reflejo del empeño que ustedes han puesto en mí desde siempre. Tengan por seguro que esto no termina aquí, seguiré construyendo mi camino profesional; gracias por darme la base para emprender este nuevo camino. Gracias por todos sus esfuerzos, por no abandonarme ni económica ni emocionalmente, por nunca permitir que menosprecie mis virtudes y por hacerme ver que soy capaz de lograr cualquier cosa que me proponga. ¡Los amo! A mis hermanos Por ayudarme a desarrollar mi paciencia en muchos aspectos, por hacerme valorar el tiempo y la dedicación que merece un hermano, un hijo; porque puedo asegurarles que los amo como tal. De todo corazón espero, que algún día puedan ver esto como un motivo de superación y un impulso para lograr todo lo que deseen. Gracias por enseñarme todo lo que tengo que mejorar y por acompañarme en cada momento importante de mi vida. A Ricardo Por todo tu amor, tu paciencia y sobretodo tu comprensión desde que te conocí. Por enseñarme cada día algo nuevo, por confiar en mí y en mi capacidad de hacer las cosas. Gracias por ser mi compañero en este proyecto que no fue nada fácil, pero siempre te mantuviste positivo y firme, lo cual me impulso a lograr esto. Estoy totalmente agradecida, eres lo mejor que me pudo pasar en esta etapa de mi vida. ¡Te amo! A mis amigos Gracias por permanecer en mi camino, por motivarme y no dejarme sola. Gracias por todos los buenos momentos que hemos pasado juntos, por apoyar siempre lo que soy y lo que me gusta. ~ 3 ~ Agradecimientos A mi director de Tesis Dr. Javier Alonso Trujillo gracias por la confianza, el apoyo y el tiempo que me dedicó. Gracias por desarrollar y mejorar mi rol de investigadora. Gracias por los momentos brindados a lo largo del servicio social y por todo el apoyo que me brindó para el proyecto. Gracias por todo. A Miguel y todo el personal del gimnasio Gracias por permitirme desarrollar este proyecto en tus instalaciones y por apoyarme con el equipo necesario para lograrlo. Sin tu ayuda hubiera sido mucho más difícil. Por la hospitalidad y por los buenos tratos ¡Gracias! A las participantes Gracias por la confianza en nosotros, por permitirnos mejorar un aspecto de su vida. Gracias por su buena disposición y su empeño al hacer las cosas. Gracias a todos aquellos que un día creyeron que esto no iba a ser posible, a los que dijeron que no sería capaz de llegar hasta aquí, a los que aseguraron que no podría lograr tanto. A todos ustedes, gracias por brindarme el coraje necesario para seguir cuando sentía que ya no podía, para mejorar cada día más y volverme mucho más ambiciosa, dedicada y sobre todo… exitosa. ¡Gracias! ~ 4 ~ Índice Introducción ............................................................................................................. 7 Capitulo I. Marco Referencial .................................................................................. 9 1.1.1 Sobrepeso y obesidad en México ............................................................... 9 1.1.2 Índice de Masa Corporal .......................................................................... 11 1.2 Metabolismo energético .................................................................................. 16 1.2.1 Actividad física o efecto térmico del ejercicio ............................................ 17 1.2.2 Acción dinámica específica o efecto térmico de los alimentos .................. 18 1.3 Metabolismo celular ........................................................................................ 20 1.3.1 Leyes de la termodinámica ....................................................................... 21 1.3.2 Transferencia de energía química por reacciones acopladas ................ 21 1.3.3 Producción metabólica de ATP ................................................................. 23 1.3.4 Oxidación, fosforilación y transferencia de energía. ................................. 25 1.3.5 Glucólisis ................................................................................................... 25 1.3.6 Ciclo de los ácidos tricarboxílicos. (De Krebs) .......................................... 27 1.3.7 Eficiencia del metabolismo energético ...................................................... 28 1.4 Historia de la electroestimulación neuromuscular ........................................... 30 1.5 La electricidad como base de la electroestimulación neuromuscular. ............. 35 1.6 Parámetros de la electroestimulación neuromuscular. .................................... 37 1.6.1 Tipos de corriente ..................................................................................... 37 1.6.2 Frecuencia de corriente ............................................................................ 38 1.6.3 Número de sesiones semanales. .............................................................. 40 1.6.4 Ancho de impulso ..................................................................................... 40 1.6.5 Tiempo de impulso-reposo. ....................................................................... 41 1.6.6 Intensidad de corriente .............................................................................. 42 1.6.7 Tiempo de tratamiento .............................................................................. 43 1.6.8 Colocación de los electrodos .................................................................... 43 1.6.9 Ejercicios que se combinan ...................................................................... 43 1.7 Principios del entrenamiento deportivo mediante electroestimulación neuromuscular. ...................................................................................................... 44 1.7.1 Supercompensación yelectroestimulación ............................................... 45 ~ 5 ~ 1.8 Principios para iniciar la adaptación biológica ................................................. 46 1.9 Principios de la electroestimulación ................................................................ 48 1.9.1 Estimulación muscular o del nervio motor. ................................................ 48 1.9.2 Beneficios de la electroestimulación ......................................................... 50 1.9.3 Colocación de los electrodos .................................................................... 51 1.9.4 Riesgos y contraindicaciones .................................................................... 53 1.9.5 Riesgo eléctrico ........................................................................................ 54 1.9.6 Efectos sobre la piel .................................................................................. 54 1.10 Características del electroestimulador .......................................................... 55 Capítulo II. Antecedentes investigativos ................................................................ 58 Capítulo III. Planteamiento del problema .............................................................. 66 3.1 Pregunta de Investigación ............................................................................... 68 3.2 Justificación ..................................................................................................... 68 3.3 Hipótesis .......................................................................................................... 69 3.4 Objetivos ......................................................................................................... 69 Capítulo IV. Metodología ....................................................................................... 70 4.1 Diseño de la investigación ........................................................................... 70 4.2 Tipo de investigación ................................................................................... 71 4.3 Nivel de investigación .................................................................................. 72 4.4 Diseño del modelo y nomenclatura .............................................................. 73 4.5 Población de estudio .................................................................................... 74 4.5.1 Unidad de estudio (criterios de selección) ................................................ 75 4.5.2 Tamaño de la muestra .............................................................................. 76 4.5.3 Técnica de muestreo ................................................................................. 76 4.6 Ubicación Tiempo-Espacio .............................................................................. 78 4.7 Cuadro de operacionalización de variables. .................................................... 79 4.8 Técnica de recolección de datos ..................................................................... 82 4.9 Diseño y construcción del instrumento. ........................................................... 83 4.10 Validación del instrumento. ........................................................................... 84 4.11 Limitación del estudio .................................................................................... 84 4.12 Aspectos éticos ............................................................................................. 85 ~ 6 ~ 4.12.1 Informe Belmont ...................................................................................... 85 4.12.2 Ley General de Salud en Materia de Investigación ................................. 88 4.13 Plan de análisis estadístico ........................................................................... 89 4.13.1 Plan de análisis estadístico descriptivo ................................................... 89 4.13.2 Plan de análisis estadístico Inferencial ................................................... 89 Capítulo V. Resultados .......................................................................................... 91 Capítulo VI. Discusión ......................................................................................... 104 Capítulo VII. Conclusión ...................................................................................... 110 Referencias bibliográficas ................................................................................... 113 Anexos ................................................................................................................ 122 Evidencia fotográfica del trabajo de campo ..................................................... 122 Instrumento de medición y consentimiento informado ..................................... 124 Programa de electroestimulación para la pérdida de grasa corporal ............... 125 ~ 7 ~ Introducción México se encuentra en un periodo de transición en el que su población ha presentado un aumento de sobrepeso y obesidad que afecta a la mayoría de la población. De acuerdo a la ENSANUT 2012, 7 de cada 10 adultos presentan sobrepeso y la mitad de estos presentan obesidad, esto constituye un serio problema de salud pública, representado por sus prevalencias que se encuentran entre las más altas del mundo. Cabe mencionar que en esta encuesta también se refleja el aumento de la obesidad y sobrepeso de acuerdo a los grupos de edad. Los valores más bajos de sobrepeso y obesidad se encuentran en los grupos de edad extremos, es decir, en el grupo de edad más joven (20-29 años) y el grupo de edad mayor (80 o más). El sobrepeso aumenta en los hombres en la década de 60 a 69 años, mientras que en las mujeres los valores máximos se observan en la década de 30 a 39 años. A nivel mundial tanto como nacional se han difundido diversas explicaciones sobre este fenómeno directamente relacionadas con el porcentaje de la población que por razones genéticas o de otra índole tienden a desarrollar sobrepeso u obesidad y por otro lado, la ingestión de energía y la realización de actividad física. El conocimiento de estos factores de riesgo debe permitir y favorecer la disminución de la obesidad. Por lo que se requiere un mayor compromiso y fortalecimiento en las estrategias y acuerdos que se plantean para combatir este problema. Las grandes exigencias de esta situación nacional han desembocado en la búsqueda de nuevas estrategias o métodos que permitan disminuir la prevalencia de la obesidad y mejorar los estilos y calidad de vida. El método planteado es la electroestimulación neuromuscular, como un método complementario a una rutina de ejercicio cardiovascular y una dieta balanceada, concentrando en el programa los tres principales factores para mejorar los estilos de vida y disminuir este padecimiento en la población afectada. ~ 8 ~ La electroestimulación es un método antiguo, que ha estado en estudio constante por sus múltiples beneficios como método de tratamiento en la rehabilitación, como terapia en atletas para lesiones físicas y para fines de hipertrofia, así como para fines estéticos para mejorar el aspecto de algunas áreas del cuerpo. En esta tesis, se diseñó e implementó un programa orientado a provocar una pérdida de grasa corporal más eficiente que la que se lograría únicamente con ejercicio físico. Este programa consistió en la aplicación del ejercicio voluntario simultáneo a la electro-estimulación neuromuscular (EENM). Cabe señalar que se ha demostrado en diversos estudios que combinar la EENM con rutinas de ejercicio voluntario, da resultados más eficaces en el desarrollo de fuerza e hipertrofia. El propósito del presente trabajo fue evaluar el efecto que tiene un programa de electroestimulación neuromuscular, combinado con rutinasde ejercicio cardiovascular, sobre la pérdida de grasa corporal en un grupo de mujeres adultas. ~ 9 ~ Capitulo I. Marco Referencial Para conocer el contexto en el que se desarrolla la presente investigación se realizó una recopilación de los trabajos de distintos autores con temas relacionados con esta tesis. 1.1.1 Sobrepeso y obesidad en México El sobrepeso y la obesidad representan un gran problema de salud pública a nivel nacional. Las repercusiones de éste problema abarcan no solo la salud física, incluso lo emocional y lo psicológico, lo cual, genera un mayor compromiso por parte del personal de salud hacia la población. La Organización Mundial de la Salud (OMS) califica el padecimiento como la “epidemia del siglo XXI” debido a los resultados reflejados en varios estudios sobre la frecuencia de la obesidad según grupo etario, la cual ha ido en incremento de manera indiscriminada no solo en países desarrollados, sino a países con menor desarrollo como es el caso de México. De acuerdo a un estudio realizado por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), México encabeza la lista de países con más sobrepeso y obesidad con un 32.8% de su población, superando a Estados Unidos (1). En la ENSANUT 2012 en la evaluación del estado nutricio se consideraron dos indicadores: el Índice de Masa Corporal (IMC) y la circunferencia de la cintura (2). En la figura 1 se muestra la prevalencia de sobrepeso y obesidad la cual predomina en el sexo femenino con un 73%. En los resultados específicos de la obesidad, el sexo femenino sigue teniendo niveles más altos que el sexo masculino. A pesar de ser un análisis de la población adulta, los niveles de IMC normal en la población son poco relevantes, tanto mujeres como hombres se mantienen con algún grado de sobrepeso u obesidad; el dato más preocupante como lo señala la ENSANUT 2012, es la prevalencia en sexo femenino desde la ~ 10 ~ encuesta realizada en año 1999, donde uno de los descubrimientos fue que había una epidemia de obesidad en las mujeres. Sin embargo, en las dos siguientes encuestas, se reveló que la prevalencia tanto de sobrepeso como obesidad seguía en incremento en ambos sexos, a pesar de realizar un análisis más amplio en el que se incluían más grupos etarios y de otras regiones, las mujeres en edad adulta siguen teniendo los niveles más altos en la población. Figura 1. Distribución del estado nutricio de hombres y mujeres de 20 años o más, de acuerdo a la clasificación del IMC. México, ENSANUT 2012 Fuente: Gráfica tomada de la ENSANUT 2012. De acuerdo a la OMS el sobrepeso y la obesidad se definen como una acumulación anormal o excesiva de grasa que puede ser perjudicial para la salud (3). La obesidad, se define como el incremento del peso corporal asociado a un desequilibrio en las proporciones de los diferentes componentes del organismo, en la que aumenta fundamentalmente la masa grasa con anormal distribución corporal, se considera hoy en día una enfermedad crónica originada por muchas causas y con numerosas complicaciones (4). ~ 11 ~ La obesidad es considerada una enfermedad crónica, multifactorial y sobretodo prevenible. El desarrollo de este padecimiento puede tener origen en la infancia donde se presenta un desequilibrio entre la ingesta y el gasto energético esto influenciado por diversos factores tanto genéticos como ambientales que determinan el trastorno metabólico el cual lleva a una acumulación de grasa corporal por encima de los valores normales. Padecer sobrepeso y diabetes aumenta el riesgo de desarrollar enfermedades concomitantes y disminuye la expectativa de vida. Enfermedades tales como la diabetes, hipertensión, dislipidemias, cardiovasculares, síndrome de apnea del sueño, por mencionar algunas, así mismo la acumulación excesiva de grasa propicia la resistencia a la acción de la insulina, intolerancia a los azúcares y alteraciones en el perfil del colesterol y los triglicéridos aumentando el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares. Para determinar el sobrepeso y la obesidad se utiliza el Índice de Masa Corporal, el cual equivale al peso en kilogramos dividido por el cuadrado de la talla en metros. 1.1.2 Índice de Masa Corporal La OMS utiliza el Índice de Masa Corporal como una medida poblacional de gran utilidad, ya que en dicha fórmula no intervienen factores como el sexo o la edad. Sin embargo, es importante considerarla únicamente como una aproximación ya que una persona puede tener peso elevado debido a una importante musculatura, o en el caso contrario una persona con peso adecuado pero con altos niveles de grasa corporal. De acuerdo a la Encuesta Nacional de Salud 2012, la figura 2 muestra la prevalencia de las categorías de IMC de acuerdo a los puntos de corte de la OMS. En ella puede observarse que la prevalencia combinada de sobrepeso u obesidad (IMC ≥25 kg/m2) es mayor en las mujeres (73.0%) que en los hombres (69.4%), y ~ 12 ~ que la prevalencia de obesidad (IMC ≥30 kg/m2) es más alta en el sexo femenino que en el masculino. Figura 2. Distribución porcentual del IMC en población adulta por sexo y por grupos de edad. ENSANUT, México 2012. Fuente: Gráfica tomada de la ENSANUT 2012. El sobrepeso aumenta en hombres en la década de los 60-69 años, mientras que en las mujeres el valor máximo se manifiesta en la década de los 30-39 años de edad. Por otra parte, la obesidad se mantiene con prevalencias altas en un rango más amplio de edad, en la década de los 50 a 59 años edad se muestra el mayor porcentaje, una de las problemáticas identificadas es que la obesidad está afectando a grupos más jóvenes. ~ 13 ~ Figura 3. Comparación de las categorías del IMC en mujeres de 20 a 49 años de edad, participantes en la ENN 88, ENN 99, ENSANUT 2006 y 2012. Fuente: Gráfica tomada de la ENSANUT 2012. Para el 2012 se puede observar en la figura 3 que el sobrepeso disminuyó 1.9%, por el contrario, la obesidad aumento 2.9%, mostrando que las mujeres siguen siendo el sexo con prevalencias más altas, no solo de sobrepeso o de obesidad, si no que ya se muestra una prevalencia casi igualitaria en ambas, lo cual es preocupante por los riesgos que implica presentar algún grado de obesidad. ENSANUT concluyó con su encuesta que México se encuentra en un periodo de transición desfavorable donde el incremento de IMC afecta por igual a la población, rural como urbana, tanto a niños como adolescentes y adultos de cualquier región de la república. Además de que éste incremento en la prevalencia se ha documentado como uno de los más rápidos en el plano mundial. Por lo que se han planteado a nivel mundial diversas explicaciones ante este fenómeno, algunas como son: a) Equilibro de saturación en el cual se plantea a aquella población que es susceptible al incremento de IMC debido a factores genéticos o de otra índole. ~ 14 ~ b) Efecto de intervenciones, es decir, el resultado a todas aquellas acciones gubernamentales de regulación o de educación por medios masivos de difusión o campañas para concientización y educación de la población. Sin embargo, la declinación del sobrepeso y obesidad en adultos en los últimos años no ha sido significativa debido a que sigue siendo de las prevalencias más altas a nivel mundial, considerando que 7 de cada 10 adultos mexicanos presentan sobrepeso y la mitad de estos presentan obesidad, reflejando un grave problema de salud pública. Se menciona que es fundamental fortalecer los objetivos del Acuerdo Nacional de Salud Alimentaria (ANSA). El ANSA plantea 10 objetivos enfocados para disminuir la prevalencia de sobrepeso y obesidad (5). 1. Fomento de la actividad física abarcandolos entornos: escolar, laboral, comunitario y recreativo con la colaboración del sector público, privado y social. 2. Aumentar la disponibilidad, el acceso y el consumo de agua simple potable. 3. Disminuir el consumo de bebidas con alto porcentaje de azúcares y grasas. 4. Incrementar el consumo diario de frutas y verduras, leguminosas, cereales de granos enteros y fibra en la dieta así como la difusión de una dieta completa y balanceada. 5. Mejorar la capacidad de toma de decisiones informadas a través de un etiquetado útil, de fácil comprensión y del fomento del conocimiento general en nutrición y salud. 6. Promover y proteger la lactancia materna exclusiva hasta los seis meses de edad y favorecer una alimentación complementaria adecuada a partir de los 6 meses de edad. 7. Disminuir el consumo de azúcares y edulcorantes calóricos artificiales añadidos en los alimentos. ~ 15 ~ 8. Disminuir el consumo diario de grasas saturadas en la dieta y reducir al mínimo las grasas trans de origen industrial. 9. Orientar a la población sobre el control de los tamaños de porción recomendables en la preparación casera de alimentos. 10. Disminuir el consumo diario de sodio, reduciendo la cantidad de sodio adicionado y aumentando la disponibilidad y accesibilidad de productos de bajo contenido o sin sodio. Diversas dependencias se comprometieron ante el ANSA para realizar acciones encaminadas al logro de dichos objetivos, los cuales se enfocan principalmente en la alimentación, considerando que éste es el principal factor que determina el estado nutricio de una persona. Sin embargo, de los 10 objetivos a nivel nacional no se ha obtenido avance sustancial en ninguno de ellos, debido principalmente a falta de compromiso por parte de las dependencias, ya que dado el carácter no obligatorio del acuerdo no puede haber ningún procedimiento que les obligue a cumplir el compromiso. La ANSA establece que existen diversos instrumentos de políticas públicas para modificar los hábitos alimentarios y de actividad física. Estas políticas influyen en cuatro grandes áreas: 1. Disponibilidad 2. Acceso 3. Conocimiento de los alimentos y alternativas de actividad física 4. Opciones personales. Es por ello que se siguen diseñando programas y estrategias a nivel nacional, que puedan cubrir y adaptarse a las necesidades de cada población. Sin embargo, es vital tener en cuenta que los factores fundamentales para lograr un cambio son la realización de actividad física y el cambio en los hábitos alimenticios, además de seguir innovando en las estrategias y complementarlas con la tecnología para poder adaptarlas a cualquier estilo de vida. ~ 16 ~ 1.2 Metabolismo energético La mayoría de los alimentos que comemos se convierten en ATP y otros compuestos altamente energéticos son utilizados para procesos de biosíntesis, generación de impulsos nerviosos y llevar a cabo las contracciones musculares. Normalmente se describe el contenido energético de los alimentos de acuerdo a sus calorías, refiriéndonos a la energía calórica liberada por el proceso de combustión de dicho alimento. El consumo energético se ve influenciado por cuatro principales factores que afectan el gasto energético: 1. Área superficial (se relaciona con la altura y el peso). Los efectos del área superficial están relacionados con la velocidad de pérdida calórica por el cuerpo. 2. Edad. Puede derivarse de dos factores: el crecimiento y la masa muscular sin grasa. 3. Sexo. Las mujeres tienden a presentar valores de IMB más bajos que los hombres debido a su menor porcentaje de masa muscular magra y a los efectos de las hormonas femeninas sobre el metabolismo. 4. Nivel de actividad física. La falta de ejercicio provoca una alteración en el metabolismo, volviéndolo más lento. El metabolismo basal se define como el conjunto de funciones que lleva a cabo el organismo cuando se encuentra en total reposo, éste proceso comienza doce horas después de ingerir el último alimento. La energía requerida para realizar el metabolismo basal se define Índice Metabólico Basal (IMB) o también conocido como tasa metabólica basal. (6) El gasto de energía basal está relacionado con los factores hereditarios y ambientales de cada individuo. Uno de los factores es la composición corporal del cuerpo, incluyendo el tamaño corporal y la proporción relativa entre tejidos magros y grasos. ~ 17 ~ Los músculos mantienen cierto grado de contracción, incluso en reposo, los nervios generan y conducen impulsos eléctricos; los riñones filtran la sangre, mientras que la mayoría de los tejidos adiposos se dedican a almacenar grasa. La mujer tiende a tener un metabolismo basal menor al de un varón de su edad y tamaño corporal, pues el cuerpo de la mujer contiene proporcionalmente más tejido adiposo. Las hormonas son uno de los factores más importantes que afecta a la tasa metabólica basal, en específico, la tiroxina intensifica el consumo de energía en condiciones anormales. Cuando su producción está elevada, el metabolismo puede aumentar en un 80%, en cambio una producción baja lo aminora hasta 30%. La edad es otro factor que influye en el índice de metabolismo basal, éste aumenta hasta los 5 años y luego disminuye conforme pasan los años. Este descenso aunado a una reducción de la actividad física aminora el gasto de energía. El embarazo produce un incremento del metabolismo basal. Las necesidades son menores a temperatura ambiente de 26°C y son mayores al subir o bajar la temperatura. Como tales circunstancias no afectan por igual a todos, las necesidades difieren mucho entre las personas (7). 1.2.1 Actividad física o efecto térmico del ejercicio Además de la tasa metabólica, la cual representa la energía que se requiere para las funciones de los organismos, el ser humano también consume una gran cantidad de energía al realizar sus actividades diarias, esta energía necesaria para realizar dichas actividades físicas se define como efecto térmico del ejercicio. La cantidad de actividad física que lleva a cabo el sujeto rige en gran medida la ración de energía total. El efecto térmico del ejercicio es el costo de la actividad física que realiza por encima de los niveles basales. Este costo de la actividad física puede ser ~ 18 ~ incrementado fácilmente aumentando la actividad física, realizando algún tipo de deporte. El efecto térmico del ejercicio es uno de los pilares más importantes por los efectos que tiene a nivel metabólico, como el aumento de la tasa de utilización de glucógeno, incremento en la oxidación de las grasas y elimina el colesterol sanguíneo, entre otros. (8) 1.2.2 Acción dinámica específica o efecto térmico de los alimentos El tercer medio general con el que el organismo usa la energía es la acción dinámica específica, es decir, la energía necesaria para digerir, absorber, transportar y metabolizar la comida, constituye la fracción más pequeña del gasto energético total. La acción dinámica específica de la dieta normal equivale aproximadamente al 10% de la suma de la tasa metabólica basal y de la actividad física. La necesidad diaria de calorías se encuentra entre las 1800 Kcal para personas con poca actividad física y las 6000 Kcal para grupos profesionales que realizan ejercicio físico de alto rendimiento. Por lo tanto, el ajuste individual entre la composición de la mezcla de sustratos oxidada y la distribución de macronutrientes es vital para obtener una estabilidad del peso corporal a corto y largo plazo (9). ~ 19 ~ Figura 4. Componentes del metabolismo basal y factores que influyen. ~ 20 ~ 1.3 Metabolismo celular Todas las transacciones de material y energía que se realizan en el organismo se denominan metabolismo. Estos intercambios a nivel intracelular seproducen por la secuencia de reacciones denominadas vías metabólicas. El metabolismo puede subdividirse en dos categorías principales: 1. Catabolismo: se refiere a la secuencia de reacciones para la degradación de sustancias complejas, es decir, se obtiene energía que se almacena en forma de ATP dentro del organismo. 2. Anabolismo: es la secuencia de reacciones sintéticas, por las cuales, a partir de moléculas sencillas y aporte energético del ATP, se obtienen moléculas complejas. Por lo tanto, el anabolismo es un proceso “constructor”, mientras que el catabolismo es “destructor” de moléculas complejas para la obtención de energía. Mediante estas reacciones se forman glúcidos, lípidos y proteínas complejas a partir de sus precursores. De manera que, la energía obtenida a través del catabolismo es usada por la célula en tres procesos: 1. Reacciones anabólicas o síntesis de compuestos químicos. 2. Contracción muscular y motilidad celular, estos procesos son formas de trabajo mecánico que demandan cierta energía. 3. Transporte activo de iones y nutrientes a través de la membrana celular. La energía puede ser definida como la capacidad que se posee para realizar trabajo. Hay diferentes tipos de energía: la energía potencial mecánica, energía potencial química, la energía cinética mecánica, la energía térmica, la eléctrica y la radiante. ~ 21 ~ De acuerdo al contexto, el enfoque será la energía química al ser la energía almacenada en la estructura de las moléculas. Para esto, se deben considerar las leyes de la termodinámica para entender el proceso. (10) 1.3.1 Leyes de la termodinámica Primera ley: la energía en el Universo, ni se crea ni se destruye, simplemente se convierte de una forma en otra. Segunda ley: toda la energía del Universo será degradada a calor y que la organización de la materia se volverá totalmente aleatoria. Especifica que la entropía de un sistema cerrado aumentará de manera progresiva y dentro del mismo sistema disminuirá la energía capaz de realizar trabajo. 1.3.2 Transferencia de energía química por reacciones acopladas Hay varias categorías de reacciones bioquímicas pero las características de las velocidades y cinéticas de reacción pueden ser representadas con una simple reacción de combinación en la que dos moléculas de sustrato, A y B, reaccionan formando dos nuevas moléculas de producto C y D. En teoría cualquier reacción es reversible siempre y cuando no se extraigan de la solución los productos. Una reacción tiende ir hacia adelante cuando libera energía libre, por ello la reacción presenta un cambio de energía libre negativo. En este caso los sustratos contienen más energía potencial que los productos y se dice que la reacción es exergónica o exotérmica. Dichas reacciones, liberan calor. Por el contrario, las reacciones que requieren un aporte de energía, son reacciones en contra de gradiente y se denominan endergónica o endotérmica. La cantidad de energía que libera o capta una reacción se relaciona con una constante de equilibrio (K’) de la reacción. Algunos de los procesos bioquímicos de las células son exergónicos y otros endergónicos. Los procesos exergónicos se producen por sí mismos en condiciones apropiadas por lo que no presentan ~ 22 ~ problemas energéticos. Sin embargo, los procesos endergónicos deben ser impulsados, requiriendo un aporte energético. Esto, se requiere normalmente en la célula por medio de las reacciones acopladas en las que actúa un intermediario común que tiene como función transferir energía química de una molécula con contenido energético a un sustrato que posee un menor contenido. Como resultado, el sustrato se convierte en una molécula de mayor contenido energético, sufriendo la reacción específica y liberando parte de esa energía. El intermediario, rico en energía, más común y universal es el nucleótido adenosina trifosfato (ATP) que es capaz de ceder su último grupo fosfato a un gran número de moléculas orgánicas aceptoras como los azúcares, aminoácidos y otros nucleótidos. El proceso de fosforilación aumenta el nivel de energía libre de la molécula aceptora, permitiendo que reaccione exergónicamente en reacciones bioquímicas catalizadas por enzimas. La molécula de ATP consta de un grupo adenosina, formado por la base púrica, adenina y el residuo carbohidratado de cinco carbonos, ribosa más un grupo trifosfato. La rotura de los enlaces entre las unidades de fosfato del ATP permite la liberación de energía libre. Una vez que se ha retirado el grupo fosfato terminal por hidrólisis, la repulsión mutua de los dos productos, adenosina difosfato (ADP) y el fosfato inorgánico es tal que la probabilidad de que se recombinen es muy baja y por lo tanto altamente endergónica. Aunque el ATP y otros nucleótidos trifosfato son los responsables de la transferencia de energía en muchas reacciones acopladas, debe resaltarse que el mecanismo de un intermediario común es ampliamente utilizado en las secuencias de reacciones bioquímicas. Los nucleótidos ricos en energía son especiales porque tienen un papel muy importante, actúan como moneda general energética en un gran número de reacciones que requieren energía. El sistema ATP-ADP se usa para canalizar la ~ 23 ~ energía química de los compuestos de fosfato que tengan mayor energía libre de hidrolisis que el ATP. Los músculos requieren un gran suministro de fosfato de alta energía para las contracciones suministrándose mediante el almacenamiento de fosfágenos como la arginina y la creatina, los cuales actúan como reservas especiales de energía química para la rápida fosforilación del ADP, reconstituyendo el ATP durante la contracción muscular fuerte. 1.3.3 Producción metabólica de ATP Los sistemas vivos son capaces de mantener pequeños gradientes de temperatura y presión, el calor producido en la combustión simple en un solo paso del carburante no sería sustancialmente útil para proveer energía para las actividades de ese sistema vivo. Por esta razón las células han desarrollado mecanismos metabólicos para la conversión gradual de la energía química en una serie de reacciones discretas. La energía de las moléculas de alimento se recupera para llevar a cabo el trabajo útil formando compuestos intermediarios de contenido energético. En cada paso de la reacción exergónica, una parte de la energía química es liberada en forma de calor, mientras que el restante se transfiere en forma de energía libre a los productos de la reacción. La energía química almacenada será transferida después al ATP y a otros intermediarios ricos en energía. Esta energía se extrae principalmente de tres compuestos derivados de los alimentos: carbohidratos, lípidos y proteínas. Al ser digeridos entran al sistema circulatorio como azúcares, ácidos grasos o aminoácidos respectivamente. Después, las moléculas entran en los tejidos y células donde pueden ser degradas inmediatamente a moléculas más pequeñas para extraer energía química o pueden ser incorporadas a grandes moléculas como los polisacáridos, grasas o proteínas. En los tejidos existen dos tipos de vías metabólicas productoras de energía: ~ 24 ~ 1. Metabolismo aerobio: en el cual las moléculas de alimento al final son oxidadas completamente a CO2 y agua por el oxígeno molecular. 2. Metabolismo anaerobio: las moléculas de alimento son oxidadas incompletamente a ácido láctico. Figura 5. Relación entre proteínas, carbohidratos y lípidos en el metabolismo intermediario. Fuente: Eckert. R. Fisiología animal: mecanismo y adaptaciones. ~ 25 ~ 1.3.4 Oxidación, fosforilación y transferencia de energía. Cuando se lleva a cabo la degradación de una molécula orgánica compleja, se pierde energía libre y aumenta con ello la entropía de la materia constituyente.Esto sucede cuando se oxida la glucosa a anhídrido carbónico y agua por combustión. La oxidación de una molécula se puede definir como la transferencia de electrones de ésa molécula a otra. Es una reacción redox, es decir, el reductor (otorga electrones) y el oxidante (acepta electrones). Siempre que un oxidante acepta electrones de un reductor hay una liberación de energía. Así, la energía química se libera cuando se transfieren electrones de un compuesto de presión electrónica dado a otro que posee una presión menor. Una de las funciones del metabolismo celular es transportar electrones de la glucosa al oxígeno en una serie de pequeños pasos. Este transporte lo llevan a cabo dos mecanismos que se encuentran en las células: 1. Conversión de las moléculas de alimento en productos finales ya oxidados. 2. Los electrones separados de las moléculas de sustrato se pasan al oxígeno vía una serie de aceptores y dadores de electrones de presión electrónica. 1.3.5 Glucólisis El término de glucolisis significa “rotura de azúcar” y hace referencia a todas las reacciones que ocurren desde la glucosa hasta el ácido pirúvico. Esta secuencia de reacciones es fundamental para la liberación de energía de los alimentos tanto aerobia como anaerobia. Primero se fosforila la glucosa con ATP durante la fosforólisis del glucógeno. Tras la conversión de glucosa a fructuosa 6-fosfato, la hexosa es fosforilada otra vez a fructosa 1,6-difosfato a expensas de una segunda molécula de ATP. Como resultado de la fosforilación, las moléculas de hexosa y triosa fosfato están ~ 26 ~ ionizadas por lo que las moléculas tienen permeabilidades de membrana muy bajas. De manera que la glucosa sin fosforilar es libre de entrar o salir de la célula por difusión, por el contrario la glucosa en su forma fosforilada se encuentra atrapada en el interior de la célula con sus derivados. Por consiguiente se divide la fructosa 1,6 difosfato en dos azúcares triosas, el glicerolaldehído 3-fosfato y la dihidroxiacetona fosfato. La última molécula es reconvertida enzimáticamente en la primera. Una vez finalizado esto, se completa la primera fase de la glucolisis, en la cual se obtiene como resultado que cada mol de hexosa se convierte en 2 mol de gliceraldehído 3-fosfato de tres carbonos. La segunda fase de la glucólisis se inicia con la oxidación del gliceraldehído 3- fosfato a 1,3 difosfoglicerato, lo cual es vital ya que la adición del segundo grupo fosfato a la molécula de triosa conserva la energía evitando que se pierda por la oxidación del grupo aldehído. Lo siguiente es la reacción en el cual el ADP es fosforilado directamente a ATP mediante la fosforilación a nivel de sustrato. Lo siguiente es que el ácido 3-fosfoglicérico se convierte en ácido 2-fosfoglicérico donde se extrae agua para formar fosfoenolpiruvato, el cual da su grupo fosfato al ADP, formando ATP y ácido pirúvico. De manera que la vía glucolítica termina con 2 mol de ácido pirúvico producidos por cada mol de glucosa. En ausencia de oxígeno, la reducción del ácido pirúvico a lactato o a etanol sirve para oxidar el NADH en NAD+. Sin esta reacción la coenzima reducida se produciría un agotamiento de la forma oxidada de la coenzima lo cual bloquearía la glucolisis por falta de un aceptor de electrones en ausencia de oxígeno molecular. En la glucólisis aerobia, el mol de NADH es oxidado con la producción concomitante de ATP por el oxígeno molecular vía el sistema de transporte electrónico. ~ 27 ~ 1.3.6 Ciclo de los ácidos tricarboxílicos. (De Krebs) En ausencia de oxígeno el ácido pirúvico se descarboxila dejando un residuo de dos carbonos, llamado acetato. La forma oxidada de la coenzima NAD+ acepta un átomo de hidrógeno del ácido pirúvico y uno de la coenzima A (coA) lo cual permite que el acetato se condense con la coenzima para formar el acetil coenzima A (acetil coA), la cual actúa como transportadora del residuo del acetato, transfiriéndolo al ácido oxaloacético volviéndolo a formar en acetil coA libre. Todas las reacciones de la vía glucolítica hasta la formación de ácido pirúvico se producen en solución libre en el citosol. La formación de acetil coA y de CO2 a partir del ácido pirúvico va seguida por las ocho reacciones principales del ciclo de Krebs, en el cual se degrada cada residuo de acetato a dos moléculas adicionales de CO2 y dos moléculas de H2O. El residuo de dos carbonos de acetatos del acetil coA se une primero al ácido oxaloacético de cuatro carbonos, formando el ácido cítrico de seis carbonos. En el siguiente paso los dos grupos carboxilo del ácido del ácido isocítrico se separan dando como producto una segunda y tercera molécula de CO2. Además se transfieren cuatro átomos de hidrógeno al NAD+ formando dos moléculas de NADH. Lo siguiente es la formación de la membrana mitocondrial interna, a la cual está unida la succínico-deshidrogenasa. Esta enzima junto al FAD quita dos átomos de hidrógeno del ácido succínico, formando el ácido fumárico. Se produce una oxidación al convertirse el ácido málico en ácido oxaloacético por la transferencia de dos átomos de hidrógeno al NAD+. Después se une un nuevo residuo de acetato con el oxaloacetato para reconstituir la molécula de ácido cítrico y repetir nuevamente el ciclo. Cada vez que se completa el ciclo se obtienen dos átomos de carbono y cuatro átomos de oxígeno en forma de dos moléculas de CO2 y con cada vuelta se separan ocho átomos de hidrógeno, de dos en dos; estos hidrógenos son oxidados a H2O por el oxígeno molecular vía NAD+, FAD y los citocromos de la cadena respiratoria. El CO2 sale de la mitocondria y de la célula por difusión siendo eliminado en forma de gas a través del sistema circulatorio y respiratorio. ~ 28 ~ 1.3.7 Eficiencia del metabolismo energético La oxidación de la glucosa directa y su oxidación metabólica producen la misma cantidad de energía libre. La energía libre se libera en forma de calor, que proporciona parte del calor que calienta a los tejidos y por tanto aumenta la tasa metabólica. Toda la energía incorporada a ATP y transferida a otras moléculas se degradará eventualmente en calor. En la glucólisis anaerobia se producen 2 mol de ATP por mol de glucosa y los 2 mol de NADH producidos por la oxidación del 3-fosfogliceraldehído se oxidan otra vez a NAD+ cuando los dos pares de átomos de hidrógeno son transferidos a 2 mol de ácido pirúvico para formar 2 mol de ácido láctico en condiciones anaerobias. Por el contrario, en condiciones aerobias cada uno de los dos mol de NADH producidos en la glucólisis al oxidarse el 3-fosfogliceraldehído de 3 mol de ATP en la fosforilación respiratoria. El ácido pirúvico entra como combustible en el ciclo de Krebs, dando un total de 10 pares de átomos de hidrógeno por cada 2 mol de ácido pirúvico. La respiración aerobia conserva cerca del 42% de la energía libre de la molécula de glucosa. Es decir, que la conservación de la energía de Krebs es 20 veces más eficiente que la glucólisis anaerobia. Cuando un músculo activo recibe un aporte menor de O2, una parte del ácido pirúvico se reduce a ácido láctico en lugar de entrar como combustible en el ciclo de Krebs. Si se mantiene la deficiencia de oxígeno aumenta la concentración de ácido láctico, pudiendo pasar un aporte al espacio extracelular y al sistema circulatorio. Cuando los músculos detengan su actividad extenuante, el ácido láctico acumulado será oxidado por el NAD+ y la enzima lactato deshidrogenasa otra vez a ácido pirúvico. Por ello, una deficiencia de oxígeno en un tejido provoca al pasar a la glucólisis anaerobia que es poco eficiente en la formación de ATP, la energía química que no se ha utilizado se almacena en el tejido como ácido láctico, pudiéndose emplear en el metabolismo aerobio cuando haya suficiente oxigeno disponible. Al finalizar elejercicio fuerte los sistemas respiratorio y circulatorio continúan suministrando grandes cantidades ~ 29 ~ de oxígeno para poder pagar la deuda de oxígeno que se ha establecido al acumularse el ácido láctico (12). Figura 6. Puntos clave del proceso bioquímico del metabolismo energético. Metabolismo energético Producción metabólica de ATP Oxidación, fosforilación y transferencia de energía Glucólisis Ciclo de Krebs Producción de energía libre: liberación de calor ~ 30 ~ 1.4 Historia de la electroestimulación neuromuscular La etimología de la electroterapia se define como la terapia a través de la electricidad y se compone del vocablo electro del latín electrum y del griego elektron (ámbar, electricidad) y del sufijo terapia del griego therapéia. Los antiguos griegos y romanos utilizaban las descargas eléctricas del pez torpedo (año 400 a.C.) el cual tenía la capacidad de producir choques eléctricos, los cuales eran utilizados en el tratamiento de distintas enfermedades como la artritis, el asma y las hemorroides. Además de ser utilizado como cura a los ataques de gota (Aristóteles, 284 a.C-322 a.C) o a las cefaleas crónicas, hasta que Luigi Galvani (1737-1798) empezó a realizar experimentos sobre la contracción muscular en animales, la cual se derivaba de un impulso eléctrico, perfeccionando los efectos de la electricidad sobre el tejido nervioso o muscular. El pez era colocado sobre el área donde se presentaba el dolor mientras aquel permaneciera con vida y de esta forma se proporcionaba alivio al área dolorosa. La historia de la electroterapia se remonta desde el uso del pez torpedo, hasta la actualidad, sufriendo una serie de cambios, modificaciones y mejoras encaminadas al bienestar del humano. Sin embargo, en 1970 el ruso Kots empleó la terapia como forma de entrenamiento en los atletas. El descubrimiento de la electricidad resultó de la frotación del ámbar, la cual producía una atracción de plumas, esto gracias al padre de la electricidad Thales de Miletus en el año 600 a.C. Sin embargo, no fue hasta Aristóteles que la electricidad se comenzó a utilizar con fines terapéuticos. Una vez que observó que los electros placas laterales del pez torpedo eran útiles para paralizar a su presa, decidió utilizarlas para aliviar los ataques de gota colocando el pez vivo en el área afectada. Años después éste mismo pez fue utilizado para la terapéutica de las cefaleas crónicas en la antigua roma. Scribonius Largus, médico y veterinario descubrió en el año 46 d.C el primer protocolo que planteó la electroterapia como tratamiento de los dolores articulares. ~ 31 ~ Figura 7. Pez torpedo del género de elasmobranquios torpediniformes de la familia Torpedinidae. Conocidos como peces o rayas torpedo. Fuente: http://www.buceo21.com/REPORTAJES/medicina/pilas.htm Así en el libro Compositions Medicamentorum el cual se publicó en el año 1786 por la Universidad de Strasbourgo, se cita lo siguiente; “para todos los tipos de gota se debería utilizar una trimielga negra (pez torpedo), que habría que poner viva debajo de los pies del paciente; el enfermo tiene que estar en la orilla de la playa, en el lugar donde se rompen olas, y permaneces en esa posición hasta que la pierna se haya vuelto insensible” La aplicación de la electricidad del pez torpedo tuvo diferentes fines, mientras que el occidente era utilizada para adormecer, en el resto del mundo se utilizaba como estimulador para curar la gota en los antiguos nativos de las Américas a través de la anguila eléctrica, debido a que producía hasta 600 voltios. De igual forma en la antigua China se utilizaba el pez gato eléctrico como tratamiento de la ptosis o caída del párpado. Fue entonces hasta que William Gilbert (1544-1603) declarará en su libro De magnete magneticisque coporibus et de magno magnete tellure (acera del magnetismo, cuerpos magnéticos y el gran imán de la tierra) que el ámbar no era ~ 32 ~ el único en adquirir propiedades eléctricas con el frotamiento y clasificara las sustancias en cuerpos eléctricos (conductores) y cuerpos eneléctricos (aislantes). En el año 1663 se produjo otro avance para la electroterapia gracias a la fabricación del primer generador electrostático. Creado por Otto Von Guericke quien describió los pasos de la fabricación en 1672 para su libro Experimental nova Magdeburgica: se trataba de una bola de azufre sólido colocada en un eje metálico que se apoyaba sobre un soporte de madera que a través de las poleas hacían girar la bola. Al ser friccionada se electrizaba negativamente. Con el paso del tiempo varios investigadores realizaron modificaciones sobre el modelo inicial: Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) confirmó la producción de chispas por frotación en su libro Hipótesis Physic Nova, Francis Hauskbee sustituyó la bola de azufre por un cilindro de cristal o la máquina de Ramsden (1768) que perfeccionó la estructura y es la que se utilizó en los laboratorios de física del siglo XIX. Una vez más tuvieron que aparecer nuevos científicos que aplicaron la nueva máquina a la terapéutica, así Nairne, Winter y Armstrong instalaron conductores a los lados que permitieron recibir la electricidad negativa y positiva. Previamente en 1729 un inglés, Stephen Gray (1666-1736) consiguió trasmitir la electricidad a través de un conductor, años más tarde el francés Charles-FranCois de Cisternay du Fray (1698-1739) describió como el comportamiento de dos tapones de corcho era diferente si se frotaban ambos con vidrio o resina o cada uno con un material diferente provocándose repulsión o atracción. Benjamín Franklin enfatizó en que la electricidad también era capaz de pasar de un cuerpo a otro, así cuando se frotaba el vidrio, la electricidad fluía hacia el interior de éste (carga positiva) y se observaba el efecto contrario cuando lo que se frotaba era el ámbar. Esto es el principio fundamental de la iontoforesis, aplicación terapéutica de corriente continua que permite la introducción de medicamentos en el organismo. En el año 1740 el francés Jean Théophuile diferenció las sustancias conductoras y las sustancias aislantes. ~ 33 ~ Tras todos estos descubrimientos, aparece en 1745 el primer libro de la electroterapia por el alemán Christian Gottlieb Kratzenstein (1723-1795). En el cual se hablaba de los efectos biológicos derivados de la aplicación de electricidad al cuerpo humano, describiendo el aumento de pulso y aparición de un sueño reparador. Entre las indicaciones de la terapia se encontraban las parálisis como las enfermedades nerviosas y de la sangre. A partir de este momento, se empieza a aplicar la electricidad como cura en pacientes paralíticos o con parálisis. En 1848 William Watson publica Expériences et observations pour server a l’explication de la natura et des proprieties de lélectricité. Gracias a este libro los conocimientos de Franklin se introdujeron a Europa y se demostró como el paso de la corriente tiene lugar en la ausencia del aire. Determinaron cuales sustancias transmitían la corriente y cuáles no, incluso habían determinado su velocidad de propagación en el vacío, hasta el nuevo gran descubrimiento que vino dado de la mano de E.G. Von Kleist, la posibilidad de acumular la carga eléctrica en un condensador. En 1975 éste mismo autor inventó la Botella de Leyden, el primer condensador eléctrico que supuso una nueva herramienta para el tratamiento de enfermedades. En 1766 el inglés Henry Cavendish mide la fuerza eléctrica de la corriente en base a la magnitud del dolor que producía cuando se aplicaba al cuerpo. Bakensteiner modificó la maquinaria eléctrica convencional variando el conducto metálico y transformándolo en una esfera. Además afirmó que el hecho de utilizarun metal u otro como objeto excitador (oro, cobre, plata, antimonio…) concedía las mismas propiedades que cuando se administraban dichos elementos de forma oral como sustancias farmacológicas. Dijo también que cualquier estado patológico del cuerpo, se debía a una variación y desequilibrio de su fluido eléctrico normal. Agustín de Coulomb en 1777 determinó como la fuerza con que se repelían o atraían dos sustancias dependía de la distancia que las separara. ~ 34 ~ Hasta este momento de la historia habían sido varias las aplicaciones llevadas a cabo en el cuerpo humano como tratamiento o cura de cefaleas, ptosis, gota, medida de intensidades según el dolor, fuerza eléctrica según la distancia de las sustancias, sin embargo, aún no se conocían los efectos fisiológicos de la electroterapia por lo que la corriente eléctrica no podía prosperar como medio terapéutico. En Italia, Luigi Galvani sembró las bases de la fisiología al aplicar la electroterapia a través de la médula espinal de una rana muerta consiguiendo movimiento de los músculos de las patas (12). ~ 35 ~ 1.5 La electricidad como base de la electroestimulación neuromuscular. La electricidad es la energía manifestada de los electrones que se encuentran en la última capa del átomo. Si retomamos la ley de Ohm, de Joule y de Faraday tendremos la explicación del movimiento que sufren los electrones. Para que esto ocurra debe existir una polaridad, es decir, una zona de poca concentración de electrones que se denomina ánodo y que tiene carga positiva, la otra zona con mayor concentración es negativa y se denomina cátodo. El concepto de carga eléctrica se refiere a la cantidad de electricidad o número de electrones disponibles en un espacio y momento determinados. Para el movimiento es necesaria la existencia de una fuerza electromotriz que logre el desplazamiento de los mismos dentro de una zona de exceso o déficit. La unidad de esta fuerza se denomina Voltio (V). La intensidad de la corriente se refiere a la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo y la unidad es el amperio (A). El concepto de resistencia corresponde a la fuerza de freno que impone la materia para evitar el movimiento de los electrones, siendo la unidad de medida el Ohmnio (Ω). El medio en el cual se propaga la electricidad se llama conductor. El cuerpo humano es un conductor de segundo orden, es decir, no permite demasiada intensidad eléctrica pero en el caso de que se obligue el paso de la corriente, suele presentar manifestaciones de cambios físicos y químicos, debido a que los iones sólo transportarán energía. Los tejidos del cuerpo humano poseen una cantidad de iones en las disoluciones y dispersiones coloidales, así la energía se trasmite a través de ellos. De igual forma, existen tejidos con poca conductibilidad como el hueso, la grasa, la piel gruesa, el pelo o las uñas. La impedancia puede variar de acuerdo al sujeto, ya que no todos permitirán el paso de corriente eléctrica de la misma forma debido al mayor o menor porcentaje graso. Entre los tejidos con mediana conductibilidad se ~ 36 ~ encuentra la piel, las fascias y los cartílagos gruesos, siendo los tejidos altamente conductores la sangre, la linfa, las vísceras y el sistema muscular. Para transmitirse la corriente eléctrica a través del cuerpo, los electrones viajan unidos a los iones de tejido empujados por una fuerza electromotriz procedente de un generador externo, el aparato de electroestimulación, o por cargas internas del organismo. Este movimiento de electrones se rige por las leyes de Ohm que establecen la relación entre resistencia, voltaje e intensidad. El efecto Joule estudia el movimiento o roce que se produce en las moléculas de la materia por la que se desplaza la electricidad y que son consecuencia del paso de ésta, provocando una nueva energía que generalmente se manifiesta en forma de calor., utilizando este efecto en la electroterapia de alta frecuencia. Por último la ley de Faraday que regula la cantidad de iones desplazados por la sustancia en busca de un electrón con carga puesta a la suya: “la cantidad expresada en masa de iones o soluto contenido en una disolución que se deposita o reacciona con los electrodos durante un tiempo, es directamente proporcional a la cantidad de energía eléctrica aplicada en el mismo tiempo. Y cuando la misma corriente pasa por varias cubetas electrolíticas en serie, las masas liberas de casa sustancia son proporcionales a sus equivalentes electrolíticas” (13). ~ 37 ~ 1.6 Parámetros de la electroestimulación neuromuscular. El objetivo de la electroestimulación neuromuscular aplicada al deporte es estimular el nervio motor con el fin de conseguir una contracción fisiológica del músculo. Emplear la terapia como complemento al entrenamiento supone una administración cuidadosa de los parámetros de corriente, la aplicación simultánea de la contracción muscular y la programación del método aplicada al momento de la temporada y al entrenamiento que se va complementar. Sin embargo, no se puede afirmar que se tenga una unificación científica respecto a los parámetros para estimular las fibras musculares. Basas (2007) plantea que los datos deben ser aproximados y basados en la experiencia clínica debido a la falta de investigaciones científicas en el tema, además de considerar que la fisiología no es igual en toda la población, por lo que los parámetros se deben personalizar de acuerdo a cada paciente. (14) 1.6.1 Tipos de corriente Existen diferentes tipos de corrientes excitomotoras que pueden ser utilizadas para la mejora de la fuerza muscular. La clasificación más general las divide de la siguiente forma: Corrientes de baja frecuencia ( bifásicas o monofásicas para EENM) Corrientes de media frecuencia (Rusas o de Kots y Farádicas) Las corrientes de baja frecuencia utilizadas en la EENM para mejorar la fuerza muscular son cuatro: 1. Corriente rectangular monofásica 2. Corriente rectangular bifásica simétrica 3. Corriente rectangular bifásica asimétrica 4. Corriente sinusoidal bifásica simétrica. ~ 38 ~ No se ha demostrado que exista un tipo de onda que resulte ser la más confortable debido a que esto depende de las diferencias perspectivas de cada sujeto hacia cada tipo de onda. (15) Las corrientes bifásicas suponen una inversión de la segunda fase del impulso, desencadenando un potente efecto motor. Los impulsos simétricos o compensados se dan cuando ambas fases poseen la misma forma, amplitud, duración e intensidad. Coarsa (2000) demostró que con la misma intensidad de corriente y duración de impulso, las corrientes Farádicas y las interferenciales, conseguían la misma fuerza de contracción. Las interferenciales, descubiertas por el Dr. Nemec, se caracterizan por utilizar dos corrientes de diferente longitud de onda desfasadas entre sí. Estas corrientes tienen efectos antiinflamatorios, vasculares, excito motora en profundidad y acción analgésica. Lake (1992) y Kramer (1984), estaban de acuerdo en que la corriente bifásica era la más efectiva para provocar el mayor porcentaje de fuerza isométrica, incluso afirmaban que la bifásica simétrica conseguía mejores resultados que la asimétrica. (16) 1.6.2 Frecuencia de corriente La frecuencia es el número de veces que se repite la onda eléctrica en un segundo. La unidad de medida es el Hz y es el parámetro terapéutico más importante. Se considera a las corrientes de baja frecuencia todas aquellas en las que la frecuencia es menor a 40 Hz causando efectos en recuperación, capilarización u oxigenación del músculo. Las frecuencias mayores a 40 Hz son empleadas en la fuerza muscular. De acuerdo a la frecuencia utiliza se pueden esperar efectos diferentes de acuerdo ala siguiente clasificación: De 1 a 3 Hz: Se obtienen efectos relajantes y descontracturantes. La disminución del tono conseguida se mantiene por un periodo post terapia. De 4 a 7 Hz: Se obtienen efectos antiálgicos debido a la liberación de endorfinas y encefalinas que bloquean el dolor. Frecuencias cercanas a los ~ 39 ~ 4 Hz tienen un efecto más antiálgico y las frecuencias cercanas a los 7 Hz tienen mayor efecto en el aumento del flujo sanguíneo. De 8 a 10 Hz: Aumento máximo del flujo sanguíneo. Se generan nuevos capilares sanguíneos. De 10 a 20 Hz: Comienza la contracción muscular selectiva en fibras musculares de acuerdo a la corriente empleada. De 10 a 33 Hz: Reclutamiento de fibras lentas o fibras tipo I, aumentando su resistencia y transformando en fibras tipo IIa. De 33 a 50 Hz: Se estimulan las fibras intermedias tipo IIa incrementándose la resistencia a la fatiga. De 50 a 75 Hz: Reclutamiento de fibras tipo IIb aumentando su fuerza y la resistencia muscular localizadas. Se logra la hipertrofia muscular máxima entre los 70 y 75 Hz. De 75 a 150 Hz. Supertetanización de las fibras IIm. Se mejoran las manifestaciones reactivas de la fuerza. Permite realizar contracciones musculares máximas a gran velocidad sin dañar el cartílago articular al no tener que soportar grandes pesos. A partir de esta clasificación han sido varios los autores que han conseguido resultados mediante diferentes frecuencias de electroestimulación en diferentes ámbitos deportivos. (17) En general, la electroestimulación puede ser utilizada para conseguir los efectos siguientes: Efecto motor sobre las fibras musculares con corrientes de baja o mediana frecuencia. Efecto sensitivo destinado a la analgesia mediante corrientes de baja frecuencia. Cambios electroquímicos influyendo en el metabolismo con corriente galvánica. Efecto térmico sobre los tejidos de manera que al ser circulados por la energía electromagnética se genere calor dentro de ellos. ~ 40 ~ Aporte energético al organismo, donde se aporta diversidad de energía con la finalidad de alterar procesos metabólicos. Sin embargo, la dosificación de la energía que se pretende depositar depende totalmente del tiempo que dure la sesión, de la intensidad de la corriente, del grupo muscular trabajado y del tamaño de éste mismo, impidiendo una estandarización de los parámetros de la terapia para todos los sujetos. (18) 1.6.3 Número de sesiones semanales. Respecto a la posología semanal, Parker (2003) demostró en su estudio que el protocolo que utilizaba 3 días por semana conseguía mejores resultados en cuanto a fuerza muscular que cuando se aplicaba 2 veces por semana. Meaños (2002) afirmó por otro lado que eran necesarias 72 horas para recuperarse de una sesión debido a que los depósitos energéticos tardan entre 48 y 72 en reponerse tras el entrenamiento de fuerza. 1.6.4 Ancho de impulso El ancho de impulso es la altura que tiene la onda en su parte positiva. Figura 8. Ancho de impulso de corriente. Fuente: http://www.arydol.es/electroneuroestimulacion.php ~ 41 ~ Howson estudio la actividad de la electroestimulación en neuronas con impulsos de duración muy cortos para poder ser estimulados los nervios motores sin llegar a los nervios delgados o mielinizados o nociceptivos, que llevan el impulso doloroso al cerebro. Para que un estímulo eléctrico sea eficaz y produzca contracción muscular, tiene que tener una intensidad, duración y velocidad determinado. La relación entre la amplitud de la corriente y la duración de fase determinará si un impulso es o no efectivo, de tal manera que si se reduce la fase, se deberá aumentar la amplitud para provocar un estímulo apropiado y viceversa. Se debe tomar en cuenta la ley de Lapique por la cual, para producir una contracción muscular apreciable, el ancho de impulso de la corriente aplicada debe ser al menor igual a la cronaxia muscular. En 1985 a Bowman le pareció el ancho de impulso un parámetro relevante en los resultados de fuerza muscular que podría generar el entrenamiento con electroestimulación. (19) 1.6.5 Tiempo de impulso-reposo. Este parámetro habla de la proporción que existe entre el tiempo de paso de corriente y el tiempo de reposo, es decir el tiempo que trascurre hasta una siguiente corriente. El entrenamiento de la fuerza explosivo-elástica-refleja requiere tiempos de reposo elevados, por ello cuando trata de entrenarse este tipo de fuerza mediante la electroestimulación. Además el cambio en el reclutamiento de las fibras mediante la terapia contribuye a un aumento de la fatiga muscular, por lo que los tiempos de reposo deben ser mayores a los del ejercicio voluntario. Meaños afirmó que el tiempo de contracción debía estar relacionado con la frecuencia, de tal forma que al aplicar la corriente con frecuencias elevadas, se debían establecer tiempos de contracción más cortos que cuando ésta se utilizaba con frecuencias menores. (20) Asimismo estableció tiempos entre 15 y 35 segundos, por lo que la proporción entre la contracción y el reposo se establecía de 1:5 a 1:7. Sin embargo, la idea de ~ 42 ~ Meaños fue compartida por muchos autores aplicando en sus protocolos una relación de 1:5. Al utilizar tiempos de contracción más reducidos se ha logrado observar que la duración del tiempo de reposo debe ser el doble del tiempo de contracción para que fuerza de la corriente no disminuya en las siguientes contracciones en cada una de las sesiones del entrenamiento. Es por eso que los programas basados en corrientes Kots consisten en contracciones de 10 segundos y un periodo de reposo de 50 segundos. (21) 1.6.6 Intensidad de corriente La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de corriente que pasa por un conductor. Su unidad de medida es el amperio y se determina por la densidad de corriente admisible y por la dimensión de los electrodos. Se identifican cuatro umbrales de acuerdo a la intensidad de corriente: 1. Sensitivo, cuando el sujeto tiene la sensación de la corriente 2. Motor, cuando se aprecia de manera visual la contracción muscular. 3. Dolor, cuando la sensación provocada por la corriente es desagradable. 4. Máximo dolor, la máxima intensidad que el sujeto es capaz de tolerar. La intensidad de la corriente se adapta al momento del micro ciclo en el que se encuentra el deportista y puede variar por motivos que cambian de un sujeto a otro, como la impedancia, que se ve determinada por el estado de la piel del paciente. Se debe considerar que la cantidad de fuerza muscular generada por la corriente aumenta entre los umbrales de dolor y máximo dolor. Por ello Delito estableció como principio que para que la terapia fuese un método efectivo para la ganancia de fuerza muscular, debe ser aplicada de manera que produjera dolor al sujeto. Ward demostró que a medida que pasaban los días de entrenamiento con EENM, había mayor tolerancia a la intensidad de corriente. Cuando la intensidad es aplicada hasta el umbral máximo tolerado por el paciente, es muy probable que ~ 43 ~ aparezcan dolores musculares durante la primer semana de entrenamiento e incluso pueden aparecer en la musculatura antagónica debido a que al inhibirse el reflejo miotático se activa el de contracción de musculatura antagónica (26). 1.6.7 Tiempo de tratamiento De acuerdo a este parámetro existe un consenso que establece un tiempo entre 10 y 15 minutos para la mayoría de los autores. Sin embargo, existen al menos dos autores que plantearon un tiempo de aplicación más largo, Herrero y Valli con tiempos de 29 y 30 minutos respectivamente. 1.6.8 Colocación de los electrodos Es fundamental para obtener una buena respuesta muscular. Se debe tomar en cuenta que un electrodo es activo, despolarizante y estimula el áreaque seleccionemos. En cuanto a la zona anatómica de colocación de electrodos, varios autores colocaron el electrodo activo en el punto motor del músculo y el otro en la zona proximal, siendo el punto motor la zona donde los electrodos consiguen una contracción más eficaz. 1.6.9 Ejercicios que se combinan Una de las principales desventajas de la terapia con electricidad es que no emplea la coordinación intramuscular, restándole capacidad elástica al musculo trabajado, por lo que se considera necesario combinarlo con algún ejercicio voluntario. En una de las cartas escritas en la revista Sport Medicine, Paillard y Maffiuletti se publicó que la electroestimulación necesitaba mayores demandas de metabolitos que una contracción voluntaria, por ende el músculo necesitaría un mayor plazo de recuperación. ~ 44 ~ 1.7 Principios del entrenamiento deportivo mediante electroestimulación neuromuscular. La planificación deportiva se remonta desde los griegos, los cuales tenían un modelo basado en cuatro días, el Tetra, realizando los juegos cada 4 años. La electroestimulación ha sido utilizada en el campo de la fisioterapia que lejos de ser utilizada como rehabilitación de lesiones, ha sido utilizada como método de entrenamiento desde que Kots consiguiera grandes logros en sus deportistas. Ahora la electroestimulación es un tema controvertido y de discusión entre diversas disciplinas. Varios autores han demostrado que la terapia con electricidad es únicamente un complemento al entrenamiento, no un método en sí mismo. El entrenamiento se define como “el proceso planificado que pretende o bien significa un cambio (optimización estabilización o reducción) del complejo de capacidad de rendimiento deportivo (condición física, técnica de movimiento, táctica, aspectos psicológicos” (23) El entrenamiento supone conseguir una pérdida del equilibrio en el que el cuerpo se mantiene para lograr así una adaptación de este al esfuerzo al que lo estamos sometiendo y conseguir un nuevo equilibrado. Ésta pérdida de equilibrio se produce a través de procesos catabólicos o degenerativos que se mantendrán mientras dure la influencia de la carga. La respuesta del organismo serán los procesos regenerativos y anabólicos para la recuperación. De aquí se obtiene la supercompensación, puesto que el organismo hará el intento de sobrepasar el punto de partida. En el caso de la electroestimulación son necesarias 5 o 6 semanas para alcanzar la supercompensación de un entrenamiento de 3 semanas, dato importante a la hora de planificar la temporada. El método debe estar compuesto de un conjunto de ejercicios más o menos específicos que serán realizados con una correcta dosificación y de manera ~ 45 ~ sistemática. Los componentes de la carga son la duración, volumen, frecuencias, intensidad y densidad. El volumen puede verse reflejado en el tiempo de entrenamiento, los kilómetros recorridos o el peso levantado. En el caso de la terapia se determina por el tiempo total de aplicación. La intensidad se refiere a la calidad del trabajo realizado en un determinado periodo de tiempo. A mayor trabajo realizado por unidad de tiempo, mayor será la densidad. Cada actividad deportiva implica una intensidad diferente, aunque la electroestimulación provoca que la intensidad de corriente deba ser la máxima tolerada por el paciente y la intensidad total del entrenamiento se determinará por el tipo de ejercicio desarrollado. De la duración dependerán los sustratos metabólicos empleados en el mismo, así como los tiempos de reposo que inducen a un periodo de recuperación, total o incompleta. En el caso de la electroestimulación dependerá del tiempo de paso de corriente y los tiempos de pausa de la misma. La densidad mide la relación entre la intensidad y la duración del ejercicio, los días a la semana que se aplica la carga. 1.7.1 Supercompensación y electroestimulación Por la ley de supercompensación el organismo busca una adaptación al esfuerzo físico, al entrenar mediante la electroestimulación los procesos catabólicos son más acentuados que los que se producen mediante la contracción voluntaria. Realizar ejercicio complementado con la electroterapia implica un mayor número de unidades motoras reclutadas lo que supone una mayor generación de productos metabólicos de desecho muscular: las concentraciones de Adenosin Tri- Fosfato (ATP) y Fosfato-Creatina (PCr) aumentan de forma más acentuada en un músculo trabajado con EENM que en uno trabajado mediante contracción voluntaria, además de que interviene en la concentración de glucógeno en músculo de forma diferente que la contracción voluntaria. ~ 46 ~ El mayor desgaste metabólico se debe a que mediante la terapia se contraen siempre las mismas fibras, contracción sincrónica, lo cual no sucede durante la contracción voluntaria. La electroestimulación a iguales niveles de carga, provoca una mayor acidosis y una mayor oxigenación citoplasmática indicando un reclutamiento especifico de fibras tipo II y una hiperperfusión del músculo durante la terapia. Emplear la electroestimulación implica un mayor desgaste metabólico y un proceso catabólico que la contracción voluntaria, por lo que los tiempos de reposo y recuperación deben ser mayores. Cada grupo muscular trabajado necesita un periodo de descanso entre 48 y 72 horas, aunque de acuerdo a los objetivos de cada entrenamiento, no siempre es necesario. La terapia consigue también mediante muchas variaciones de los parámetros, una recuperación y regeneración más rápida. Por ejemplo, la hemoglobina decrece en ambos métodos, sin embargo durante el periodo de descanso aumenta de manera más rápida si se utiliza la electroestimulación. Todo esto supone que a pesar de que terapia implica mayores demandas metabólicas, el daño transitorio es mayor cuando el ejercicio es voluntario (24). 1.8 Principios para iniciar la adaptación biológica 1. Principio de carga y recuperación: Es necesario que el estímulo tenga un intensidad específica que logre la ruptura de la homeostasis y empezar el proceso de adaptación. En el entrenamiento combinado con ejercicio voluntario de acuerdo al aspecto que quiera ser mejorado, el tiempo de paso de corriente será largo con descansos cortos permitiendo una adecuada recuperación y poder llegar a las intensidades máximas soportables por el sujeto. 2. Principio de continuidad: Los periodos se entrenamiento y recuperación deben ser encadenados de manera correcta, es decir, se debe llevar un orden. Cuando se realiza una serie de sesiones con electroestimulación es ~ 47 ~ importante culminarlas para poder generar el beneficio, es necesario que los estímulos tengan una persistencia para poder lograr la adaptación del organismo frente a la estimulación recibida. 3. Principio de especificidad: El organismo se adapta a la condición a la cual está siendo sometido. Este principio se relaciona con el tipo de actividad física que se desarrolla. Esto aplica tanto a un entrenamiento voluntario como con la electroestimulación que realiza un trabajo muscular involuntario de manera específica. Los métodos del entrenamiento complementario deben ser específicos en cuanto a la velocidad de la contracción de acuerdo al objetivo que tiene la aplicación de la terapia. (25) ~ 48 ~ 1.9 Principios de la electroestimulación La terapia con estímulos eléctricos ha sido objeto de investigación en las últimas décadas, descubriendo sus múltiples beneficios en distintos aspectos de la estética, la salud y el deporte. La electroestimulación consiste en la estimulación de fibras nerviosas, por medio de impulsos eléctricos, estos impulsos son conducidos a través de los electrodos que se adhieren a la superficie cutánea. Cuando los impulsos eléctricos se encaminan a la
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