El músculo esquelético responde a las demandas del sistema nervioso para la contracción con la fuerza y secuencia apropiada para producir movimiento. Los procesos metabólicos en el músculo esquelético proveen la energía necesaria para sostener esas contracciones y debe ser capaz de responder a una amplia variación en las demandas de energía. Dicha energía es llamada bioenergética de la velocidad y es proporcionada por el trifosfato de adenosina (ATP), y es la única fuente energética que se puede utilizar para la contracción muscular en humanos.
El ATP consta de una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa), para al que se adjuntan tres moléculas de fosfato. Los fosfatos están unidos por enlaces de “alta energía” que, cuando se quitan, proporcionan energía. ATP↔ADP + Pi + Energía (7.3 kcal o 30.5 kJ) El proceso es reversible, lo que significa que ATP, se puede volver a formar a partir de adenosina difosfato (ADP) siempre que haya suficiente energía para restaurar la molécula de fosfato faltante en el ADP. La tasa metabólica durante el reposo es baja, pero durante el ejercicio esta puede incrementarse más de 100 veces.
Diversas vías metabólicas pueden abastecer al músculo esquelético para sostener esa demanda energética. En cada vía, el músculo deberá convertir el ADP y fosfato inorgánico en ATP. El ATP regenerado se encontrará disponible en la cabeza de miosina, para que la enzima ATPasa hidrolice el enlace de alta energía de la molécula de ATP para que se produzca la contracción muscular. La actividad de la ATPasa aporta entre un 70%-75 % del consumo energético durante la contracción muscular. Las reservas de ATP en el tejido muscular son bastante limitadas, por lo que existe una necesidad constante del músculo esquelético de defender la concentración de ATP lo más posible, cuando la demanda energética es muy elevada.
Sistema ATP-PC
Durante el ejercicio, la resíntesis de ATP ocurre rápidamente y una de las principales vías de resíntesis proviene de la fosfocreatina (PCr, por sus siglas en inglés). En presencia de la creatina quinasa (CK), el ADP derivado de la hidrolisis del ATP, es fosforilado gracias a la fosfocreatina como se describe en la siguiente ecuación y catalizada por la CK. ADP + PCr +H + CK↔ATP + Cr.
Esta reacción es muy rápida, pero lamentablemente las reservas de Pcr no son muy abundantes en el músculo esquelético. Las reservas de PCr en el musculo esquelético en reposo son cerca de 80 – 90mM/kg dw o 120g. Esa cantidad de recursos energéticos podrían alcanzar para sostener un esfuerzo de alta intensidad durante algunos segundos, si esta fuera la única fuente energética disponible para su utilización.
Sistema glucolítico
La otra vía de producción de energía es mitocondrial, es la glucólisis/glucogenólisis. En donde se degrada una molécula de glucosa hasta la formación final de piruvato-lactato. El glucolisis no produce una gran cantidad de energía en el corto plazo, pero es una gran fuente energética entre aproximadamente los 10 segundos al minuto de los ejercicios de alta intensidad, observándose, la máxima liberación de energía entre los 6-15” luego de lo cual esta comienza a caer.
Durante la glucólisis, el glucógeno muscular almacenado (200-400g) y posiblemente algo de glucosa en sangre suministran sustrato para la producción de energía. Como ya se sabe la glucólisis ocurre en el citoplasma y es regulada por dos enzimas claves como la glucógeno fosforilasa (PHOS) y fosfofructoquinasa (PFK).
Reacción del adenilato kinasa
Cuando la necesidad energética de la célula es muy alta existe mucha hidrolisis de ATP, por lo cual se acumula ADP. Si la duración del ejercicio de alta intensidad se necesita prolongar, existe otro recurso además del sistema ATPPC, y glucolítico para hacer frente a esta situación cuando de ejercicios de corta duración y muy alta intensidad se trata (entre los 10 a 45” aproximadamente).
La enzima adenilato quinasa (AK), participa en la resíntesis del ATP, mediante la unión de dos moléculas de ADP (ADP+ADP AK ATP + AMP), quedando como resultado final acumulación de AMP (adenosín mono fosfato). Ese AMP es rápidamente degradado por la AMP desaminasa generando IMP+ NH4 (amonio). Esta reacción es considerada la mitad del ciclo de laspurinas y es la mayor fuente de amonio durante el sprint, con la consecuente acumulación de hipoxantinas, siendo esto uno de los mecanismos de fatiga a nivel central durante los ejercicios de alta intensidad.
Mioenergética de los sprints únicos
Muchos de los estudios que analizaron las respuestas mioenergéticas sobre los sprints únicos se realizaron en condiciones de laboratorio y por lo general en cicloergómetros, con sujetos físicamente activos o no entrenados y con sprints hasta el agotamiento de 30”. No obstante, este tipo de información permite aproximarse a los eventos metabólicos que podrían ocurrir durante los esfuerzos máximos de corta duración. Durante un sprint de 6”, la fosfocreatina y el sistema glucolítico, aportan prácticamente la misma cantidad de energía (50 % y 44 % respectivamente), la concentración de PCr cae entre un 57 % de los valores de reposo en un sprint de 6” y se ven prácticamente depletados en un sprint de más de 10”.
El glucógeno muscular cae un 15 % respecto de los valores de reposo luego de un sprint de 6”. Esta aceleración de la tasa glucolítica se ve expresada en el incremento significativo de la actividad enzimática de la G1P, G6P y F6P y por la tasa de degradación del glucógeno de 7.2 mM/kg dw/seg. Con esta tasa de degradación se estima una caída de alrededor de un 25 % del glucógeno muscular en un sprint de 10” máximo. Parolin destaca, como durante los primeros 6 segundos de un sprint en cicloergómetro, se activa significativamente la fosforilasa en un 47 % manteniéndose elevada durante los 15” del esfuerzo, mientras que el piruvato deshidrogenasa se incrementó cerca de un 90 %. La concentración de ADP es significativa durante el tramo de seis a quince”.
Tal como se reportó en el estudio de Gaitanos, la concentración de la G6P y F6P fueron significativamente mayores durante los primeros 15”; mientras que la concentración de lactato e H+ se incrementa paulatinamente durante los primeros 15”.
Bioenergética de los sprints repetidos
Comparación energética entre sprint únicos y repetidos
Existe una sustancial diferencia entre la ejecución de un sprint único y la realización de sprint repetido. El sprint repetido requiere tanto una alta prestación de potencia como la capacidad para mantener esa potencia durante los sucesivos sprints. La posibilidad de ejecutar un sprint único a la máxima potencia está relacionada con la tasa de utilización del ATP-PCr en la unidad de tiempo. Por lo tanto, de una perspectiva metabólica, la potencia está dictada por la cantidad y la velocidad a la que el ATP se sintetiza y luego se hidroliza.
Se dijo anteriormente, que las reservas de ATP nunca se agotan por completo (ya que también se usa para el funcionamiento celular básico); desciende entre un entre 15 % y 30 % en un sprint de 10 segundos. Se vio como diferentes vías metabólicas tratan de mantener las concentraciones estables de ATP. Esto a medida que también se encarga del suministro de energía y la resíntesis durante el sprint único. A diferencia de los sprints únicos, en los sprints repetidos existen breves períodos de recuperación entre los mismos.
Esto provoca una resíntesis parcial e incompleta de la reserva de energía y la cantidad de la resíntesis de ATP. Está vinculada con la capacidad de mantener una alta prestación de potencia durante cada secuencia de sprint. Muestra de ello da el estudio clásico de Balsom; en donde compararon un volumen igualado de 600m en pista, en bloques de 40x15m, 20x30m o 15x40m todos con 30” de recuperación. Para los sprints de 30 y 40m existió un detrimento de los tiempos de sprint. Esto seguido con un concomitante incremento del lactato y de las hipoxantinas.
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