Fisiologia del Ejercicio

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Paola M Segovia. Fisiología integración. UA2 
 
 
Fisiología del Ejercicio. 
El ejercicio físico es una situación de máximo estrés que le acontece al individuo en todo lo largo de su vida. 
El organismo debe realizar una rápida integración entre la actividad celular y los sistemas orgánicos. Para dar una 
adecuada respuesta a las nuevas necesidades metabólicas de temperatura, de demandas de O2 y de fluidos. Debiendo 
ser muy importante contar con un buen sistema metabólico generador de ATP. 
Tipos de respuestas: 
 Respuesta inmediata (principalmente noradrenalina) generada por el simpático  
 Respuestas de adaptación que se producen a semanas y meses. 
 
DEPORTE: modelo perfecto de estrés. 
Utilización de sustratos metabólicos. La actividad muscular depende de básicamente 3 sistemas: 
1. SISTEMAS ORGANICOS ENERGETICOS. 
2. SISTEMA NERVIOSO.   
3. CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES Y BIOQUIMICAS. (Fibras musculares y enzimas) 
El musculo esquelético satisface sus demandas de los hidratos de carbono y de los lípidos que provienen de la dieta 
diaria o proveniente de las reservas. De estos es mas fácil su utilización, en cambio de las proteínas no, su importancia 
es muy poca a los fines energéticos. 
 FIBRA MUSCULAR 
 ATP ENERGIA 40% MECANICA, 60% CALORICA 
 
CONTRACCION DEL SARCOMERO 
Tipos de contracciones: 
1. ISOMETRICAS: no produce modificación de la longitud. Estática. 
2. ANISOMETRICAS, ISOTONICAS O DINAMICAS: hay desplazamiento y acortamiento de las fibras. 
a. Concéntricas: el sentido del desplazamiento es el mismo que el de la fuerza muscular. 
b. Excéntricas: el sentido del desplazamiento es contrario al de la fuerza muscular. 
Tipos de fibras musculares: 
 Músculos rojos: De respuesta lenta, adaptados a contracciones de larga duración, son muy resistentes a la 
fatiga, inervados por Fibras tipo I. Ej.: músculos posturales. 
 Músculos blancos: De respuesta rápida, contracciones leves, poco resistentes a la fatiga, inervados por Fibras 
tipo II (a y b). Ej.: músculos de funcionamiento esporádico. 
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Fibras: 
 Tipo I: fibras lentas. Son grandes, con muchas mitocondrias y muchos capilares. 
 Tipo IIa: fibras intermedias. 
 Tipo IIb: fibras rápidas. 
Las fibras II a y b son mas pequeñas y con pocas mitocondrias. 
 
 SISTEMAS ENERGETICOS: En condiciones fisiológicas actúan los tres sistemas simultáneamente pero siguen un 
orden de acuerdo a como evolucione el ejercicio: 
 ANAEROBICO ALACTICO: creatina/fosfocreatina. Dura pocos segundos. Ejercicios de alta 
intensidad. No usa O2. No se produce acido láctico. Las reacciones son en el citoplasma. No 
produce sustancias residuales. Usa ATP y FC de las reservas. 
 ANAEROBICO LACTEO: glucosa/lactato. Dura aprox 60 segundos. Ejercicios de máxima 
intensidad. Genera ATP sin O2. Acumula acido láctico. Se produce en el citoplasma. Usa 
glucógeno muscular (que degrada para obtener la energía) y hepático (para mantener la 
glucemia). El acido láctico acumulado hace que disminuya el HCO3 y aumente el CO2 
produciendo Acidosis metabólica intracelular. 
 AEROBICO: glucosa-ácidos grasos/ H2O + CO2. Ejercicios de larga duración, a partir de 120 
segundos aprox. Los procesos son mitocondriales. Usa O2. Degrada completamente los 
sustratos. Como combustibles utiliza HdC y Lípidos. El desarrollo de este sistema favorece el 
rendimiento del deportista aumentando su umbral anaeróbico. 
UMBRAL ANAEROBICO: �tiempo en que tardo en llegar al tope máximo de metabolización del acido láctico�. 
Se entiende por umbral anaeróbico al momento en que el organismo no es capaz de metabolizar el acido láctico que los 
músculos generan a ciertas intensidades. No es sencillo determinarlo, aun con mediciones de lactato, pues todo 
depende de factores individuales de cada atleta; a medida que aumente su capacidad de resistencia aleja mas el tiempo 
de llegada al umbral. 
 
VARIACIONES HEMATICAS EN EL EJERCICIO: 
Glóbulos rojos: 
1era etapa: Hemoconcentración por pérdida de plasma. HTO  
2da etapa: Hemodilución, porq los líquidos intersticiales pasan a la sangre (ejercicios de larga duración) y por variaciones 
renales. HTO  
Hemolisis intravascular: por destrucción celular hay un aumento de K+. 
1. Por compresiones capilares. 
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2. Microtraumatismos. 
3. Aumento de la velocidad sanguínea. 
Glóbulos blancos: 
 Aumento de los leucocitos circulantes en relación a la intensidad y duración de la actividad. 
 Se recuperan aprox a las 24 hs. 
 Al principio aumentan los linfo pero por lo general el aumento es a predominio de neutrófilos. Aumenta hasta 
35.000/ml 
Plaquetas: 
 Aumentan en número. 
 Aumenta la funcionalidad. 
 Hemostasia primaria aumentada. 
Coagulación y fibrinólisis: 
 Aumenta la actividad de la vía intrínseca 
 Aumento importante del factor VIII y V. (son cofactores) 
 Aumento de la actividad fibrinolitica: mecanismo de protección para evitar los trombos. 
 Hay aumento del activador tisular del plasminógeno (tPA) 
 
 
VARIACIONES RENALES EN EL EJERCICIO: 
Perdida de líquidos: 
 Sudoración. Glándulas sudoríparas. 
 Perspiración. Pulmón. 
Dependen de las condiciones ambientales. 
Calor y humedad: pueden producir una disminución hasta de un 3% del peso en una hora de actividad intensa por sudor. 
 Perspiración: perdida de h2o libre de soluto. Puede llevar a cuadros graves de DESHIDRATACION 
HIPERNATREMICA. 
 Sudoración: perdida de h2o más solutos. Gran cantidad de NaCl. DESHIDRATACION HIPONATREMICA. 
Aumenta la EF de K+ y disminuye la EF de Na+. 
 
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Volumen plasmático en el deportista entrenado: 
 Expansión del volumen plasmático por tres motivos: 
1. Por mayor albumina: distribución en los compartimentos y aumento de síntesis 
proteica en el hígado. 
2. Por aumento la de presión oncotica: promueve el flujo capilar. 
3. > numero de glóbulos rojos: promueve el aumento de volumen. 
 
Volumen Efectivo Circulante (VEC): es el más importante, es el de los capilares y el que hace el intercambio en los 
tejidos. 
Disminuye: 
 Porque sale h2o de los capilares al intersticio. 
 Perdida por sudoración y perspiración. 
 Por redistribución del flujo plasmático hacia los músculos y la piel. 
 
MECANISMOS COMPENSADORES: El sistema renina-angiotensina-aldosterona hace que se retenga Na+ y pierda K+ 
(por eso hay que reponer K+ en el deportista) 
 Na+ estimula el SRAA, esto lleva a un  del volumen de liquido, tendiente a normalizar el VEC. 
Filtrado glomerular: 
 Durante el ejercicio se afecta mas el VFG que el FSR 
 La FF aumenta un 15% en ejercicios moderados y hasta un 65% en el ejercicio intenso. 
 Es muy importante el papel de la actividad  
  SRAA 
 
ENTONCES: 
1. Disminución del flujo sanguíneo renal 
2. Disminución del flujo plasmático renal 
Es proporcional a la intensidad del ejercicio (30-75% del normal) 
Causas: 
1. Aumento de ADH 
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2. Aumento de Renina y Angiotensina II 
3. Aumento de la actividad simpática 
4. Disminución del volumen de Filtrado Glomerular (hasta un 50%) 
Causa: 
1. Vasoconstricción de la arteriola aferente y eferente 
 
 
Modificaciones del volumen de orina: 
1. Disminución del volumen urinario ejercicio intenso (por aumento de ADH) 
2. Aumento del volumen urinario ejercicio moderado (por eliminación de solutos) 
 
Equilibrio acido base: 
Aumento de los H+ (por el acido carbónico, acido sulfúrico, cuerpos cetonicos, lactato, acido fosfórico, co2) 
Anión GAP: las acidosis metabólicas lácticas cursan con GAP normocloremicas y HCO3 
 
RESPUESTAS Y ADAPTACIONES CARDIOCIRCULATORIAS 
 
En el ejercicio el sistema cardiovascular tiene 3 funciones: 
 
1. Adaptar el flujo sanguíneo a los músculos activos. 
2. Eliminar los productos de desecho. 
3. Colaborar en los procesos de termorregulación. 
 
La respuesta está regulada por diferentes mecanismos: 
 
NERVIOSOS: se produce un aumento de la actividad nerviosa simpática y una disminución de la actividad parasimpática 
mediada por 2 controles: 
1. Central: son impulsos nerviosos descendientes de la corteza cerebral hacia el centro vasomotor del bulbo 
raquídeo. Este control se inicia simultáneamente con la orden motora de los músculos actuantes, es la llamada 
�respuesta anticipatoria�. 
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2. Reflejo: que se produce después que comienza la contracción muscular y son impulsos que se originan en 
receptores de músculos y articulaciones, éstos son de 2 tipos: mecanorreceptores sensibles a los efectos 
mecánicos de la contracción); y matabolorreceptores, que evalúan la eficacia del flujo (de sangre en relación a 
el aumento de demanda metabólica. Estos impulsos son conducidos por fibras nerviosas tipo III y tipo IV 
respectivamente hasta el centro cardiorespiratorio. De forma colectiva, tanto los impulsos del comando central 
como los del reflejo periférico condicionan la respuesta simpática durante el esfuerzo. 
 
Los efectos del SNS son: 
Sobre el corazón: 
1. Cronotrópico (+) 
2. Dromotrópico (+) 
3. Inotrópico (+). 
Todo esto lleva a un aumento en la fracción de eyección y en el volumen sistólico que en definitiva producen un aumento 
del gasto cardíaco y de la presión arterial sistólica. 
Sobre los vasos sanguíneos: 
1. Vasoconstricción en los territorios inactivos 
2. Vasodilatación en los músculos activos. 
Humorales: estos a la vez son de diferentes tipos: por el ejercicio se produce a nivel tisular un aumento de CO2, una 
disminución de la PaO2 (presión arterial parcial de O2) y un descenso del pH que producen una vasodilatación arteriolar; 
son los denominados �reflejos nutricios o de sensibilidad trófica�, además se producen una serie de metabolitos que 
permiten una AUTORREGULACION LOCAL de la presión sanguínea de perfusión, que son: aumento del potasio, ácido 
láctico, adenosina, histamina, prostaciclina, etc. por último se pone en marcha una regulación hormonal que incrementa 
la producción de catecolaminas, glucagón, PNA, S.R.A, Aldosterona y ADH 
RESPUESTA HIDRODINAMICA: en el cual se produce un aumento del retorno venoso que es un factor decisivo en el 
aumento del gasto cardiaco en la actividad física al producir el llenado ventricular durante la diástole. 
Este aumento del retorno venoso se produce por: 
 
1. La venoconstricción producida por el SNS, 
2. El bombeo activo de la sangre por la contracción muscular sobre todo de miembros inferiores, 
3. Acción de la bomba aspirativa torácica y, el aumento de las resistencias vasculares periféricas a nivel de los 
territorios esplácnico, cutáneo, renal y músculos inactivos. Los vasos de la piel se contraen inicialmente pero si 
el ejercicio continúa se dilatan para eliminar el calor excesivo que se produce en la contracción muscular. 
Los efectos del retorno venoso sobre el aparato cardiovascular son: Mayor distensión de la aurícula derecha que 
produce un aumento de la hiperexcitabilidad y un aumento de la frecuencia cardíaca automática (REFLEJO DE 
BAIMBRIDGE), Aumento de las fibras miocárdicas que llevan a un aumento de la fuerza de contracción, de la fracción 
de eyección, del volumen sistólico y del gasto cardíaco. (LEY DE FRANK STARLING) 
GASTO CARDIACO. Durante el ejercicio el aumento del gasto cardíaco se produce en forma lineal y directamente 
proporcional a la intensidad del trabajo realizado hasta llegar a una intensidad del 60-70% del consumo máximo de O2 
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(VO2 máx.), este es la cantidad máxima de O2 que el organismo puede absorber, transportar y consumir por unidad de 
tiempo (ml x kg x min). A partir de ese momento tiende a la estabilidad hasta llegar al 80-90% en donde puede incluso 
disminuir por la taquicardia excesiva que disminuye el llenado diastólico y por lo tanto el volumen sistólico) 
El VOLUMEN SISTOLICO aumenta linealmente hasta 40-60% de la VO2 máx., luego tiende a estabilizarse hasta llegar 
a 90% en donde disminuye por la taquicardia excesiva. Esto ocurriría en sujetos sedentarios o poco entrenados mientras 
que en individuos deportistas bien entrenados el volumen sistólico aumenta progresivamente hasta el máximo esfuerzo 
porque tienen aumentada la capacidad diastólica por una mayor distensibilidad del ventrículo izquierdo. 
La FRECUENCIA CARDIACA aumenta linealmente con el esfuerzo. La misma depende además de diversos factores: 
1. Edad: FC máx. teórica = 220- edad en años 
2. Grado de entrenamiento físico. 
3. Tipo de ejercicio: en el estático aumenta exclusivamente mientras que en el dinámico lo hace junto con el 
volumen sistólico. 
4. Temperatura y humedad del ambiente. 
5. Presión atmosférica. 
6. Hora del día. 
Con respecto a la PRESION ARTERIAL podemos decir que la sistólica aumenta tanto en los ejercicios dinámicos como 
en los estáticos .El aumento de la presión sistólica es mayor que el de la presión diastólica por lo que se constata un 
aumento de la presión diferencial. 
Una vez finalizado el ejercicio existe un descenso rápido de la presión arterial como consecuencia de la disminución del 
gasto cardíaco, la vasodilatación y la disminución del retorno venoso por lo que no es aconsejable detener súbitamente 
el ejercicio lo que puede provocar: malestar, vértigo, lipotimia, etc. 
El entrenamiento de resistencia tiende a reducir los valores de reposo de la tensión arterial, tanto sistólica como 
diastólica por lo que se lo utiliza como terapéutica de pacientes hipertensos. 
Las adaptaciones inducidas por el entrenamiento son: 
1. Hipertrofia cardíaca 
2. Aumento del volumen sistólico 
3. Bradicardia en reposo 
4. Disminución de la velocidad de conducción. 
 
RESPUESTAS Y ADAPTACIONES RESPIRATORIAS 
El sistema respiratorio en el ejercicio tiene 3 funciones básicas: 
1. Oxigenar y disminuir la acidosis metabólica de la sangre venosa que está hipercápnica e hipoxémica. 
2. Mantener baja la resistencia vascular pulmonar. 
3. Reducir el paso de agua al espacio intersticial. 
 
Se producen modificaciones a nivel de la ventilación pulmonar, difusión y transporte de gases. 
A) Ventilación pulmonar 
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Durante el ejercicio intenso la frecuencia respiratoria (FR) en personas sanas puede alcanzar 35-45 r.p.m. llegando hasta 
60-70 r.p.m. en deportistas de alto nivel. 
El volumen corriente puede llegar hasta los 2 litros. 
La ventilación pulmonar puede alcanzar valores 17 veces mayores que en el reposo (100 L/min) y se modifica antes, 
durante y después del ejercicio. La misma tiene 3 fases: 
1. FASE I: la ventilación aumenta en forma brusca. (duración: 30-50 seg.) 
2. FASE II: el aumento se hace más gradual (3-4 min.) 
3. FASE III: se estabiliza (solo en ejercicios de intensidad leve o moderada) 
Durante el ejercicio leve o moderado el volumen espirado (VE) aumenta en forma lineal con respecto al consumo de O2 
(VO2) y con la producción de CO2 (VCO2) cuyo cociente VE/VO2 es igual a 20-25. 
Este aumento se debe a un aumento mayor del volumen corriente en comparación a la frecuencia respiratoria. 
Cuando el ejercicio es muy intenso y se instala una acidosis metabólica la relación VE/VO2 se hace curvilínea y el 
aumento de la VE es a expensas de la FR, al no alcanzarse la fase III se produce un aumento desproporcionado de la 
VE en relación al VO2 por lo que su cociente puede llegar a 35-40. 
El punto en el cual se produce esa respuesta desproporcionada se denomina �umbral ventilatorio� y corresponde 
aproximadamente al 55-65% de la VO2 máx. 
Durantela recuperación pos ejercicio se produce una primera fase de disminución brusca de la VE y otra fase de 
disminución gradual. 
 
Con respecto a la V/Q podemos decir que en el ejercicio ligero se mantiene semejante al del reposo (0,8), en el 
moderado tanto la VE como la perfusión se hacen mucho más uniformes en todo el pulmón, hay un reclutamiento de los 
capilares pulmonares y un aumento del diámetro de los mismos. 
Mientras que en el ejercicio intenso hay un aumento desproporcionado de la VE con el cual la relación V/Q puede 
aumentar hasta 5. 
B) Difusión de gases 
La capacidad de difusión del O2 se triplica gracias al aumento de la superficie de intercambio. 
En estado de reposo la PO2 del capilar y del alvéolo se iguala en los primeros 0,25 seg. Del tránsito del eritrocito en 
contacto con la membrana alveolar que es de 0,75 seg. En total; en el ejercicio al aumentar el flujo sanguíneo el tiempo 
de tránsito disminuye a 0,50 ó 0,25 pero mientras no descienda más, la capacidad de difusión se mantiene. 
C) Transporte de gases en sangre 
Durante el ejercicio la hemoglobina aumenta 5-10% debido a la pérdida de líquidos y al trasvase de los mismos desde el 
compartimiento vascular al muscular (hemoconcentración). 
La diferencia arteriovenosa está aumentada debido a la mayor extracción de O2 por parte de las células musculares 
activas. 
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El aumento de hidrogeniones, del CO2, de la temperatura y del 2,3 DPG desplaza la curva de disociación de la 
hemoglobina hacia la derecha. 
La mioglobina que facilita el transporte de O2 en el interior de la célula muscular hasta la mitocondria parece aumentar 
sus concentraciones gracias al entrenamiento de resistencia. 
El transporte de CO2 desde la célula hasta los pulmones se realiza principalmente por el sistema del bicarbonato. 
REGULACION DE LA VENTILACION: 
Los mecanismos responsables de la hiperventilación que se produce en el ejercicio son: 
1. Estímulo central: Proviene del centro respiratorio y del hipotálamo. 
2. Potenciación a corto plazo: Es un mecanismo no sensorial intrínseco que provoca una 
amplificación de la respuesta ventilatoria a cualquier estímulo. Se encuentra en las neuronas del 
tronco cerebral. 
3. Mecanismo de retroalimentación: Integrado por dos grupos: 
 
 Retroalimentación respiratoria: quimiorreceptores centrales, periféricos y receptores en músculos 
respiratorios, pulmones y vías aéreas. 
 
 Retroalimentación no respiratoria: receptores en músculos, senos carotídeos, receptores venosos y 
cardíacos. 
 
4. Mecanismos termorregulatorios. 
 
 
 
 
Bibliografía: 
 Fisiología del ejercicio. 2da edición. José López Chicharro. 
 Teóricos de fisiología del ejercicio. Fisiología UA2. FMED.