J. Mark Davis, Ph.D.
Department o Exercise Science
School of Public Health
University of South Carolina
Columbia, South Carolina
Adrienne S. Brown, M.A.
Department of Exercise Science
School of Public Health
University of South Carolina
Columbia, South Carolina
PUNTOS CLAVES
El ejercicio intenso y prolongado incrementa las concentraciones en plasma de las hormonas epinefrina, hormona de crecimiento, cortisol y glucagon. La insulina disminuye.
La ingesta de carbohidratos durante ejercicios prolongados mitiga las respuestas de estas hormonas y retarda la fatiga.
Las respuestas mitigadas de las hormonas pueden contribuir a retrasar la fatiga central (cerebro) y periférica (músculo) al ayudar a ahorrar el glucógeno del hígado y de los músculos, manteniendo la glucosa en sangre, y reduciendo las concentraciones en sangre de ácidos grasos libres, triptofano libre, y amoníaco.
Para prevenir una caída en la concentración de glucosa en sangre y para mitigar la respuesta hormonal al ejercicio, los atletas deberían beber 240-350 mL (8-12 oz) de una bebida deportiva que contenga carbohidratos cada 15-20 minutos.
INTRODUCCION
El sistema endocrino (hormonal) permite las funciones corporales normales, incluyendo el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre, para una salud y un rendimiento óptimos. Una disminución de glucosa en sangre durante ejercicios intensos y prolongados, puede ser un gran contribuyente para el comienzo de la fatiga (Davis & Fitts, 1998). El sistema endocrino trata de mantener niveles adecuados de glucosa en sangre durante el ejercicio al movilizar otros combustibles para proveer energía y al estimular la producción de glucosa a partir de aminoácidos y otras fuentes que no sean carbohidratos. Desafortunadamente, estas respuestas sólo pueden demorar el agotamiento de las reservas corporales de carbohidratos, y la fatiga puede ocurrir a pesar de incrementos grandes de hormonas circulantes. De hecho, como va a ser descrito más adelante, hay alguna evidencia que sugiere que el incremento dramático de hormonas de estrés que acompaña al ejercicio de resistencia puede ser lo que realmente apresure la fatiga.
La ingesta de bebidas correctamente formuladas con carbohidratos puede retrasar la fatiga, al mantener altos los niveles de glucosa en sangre (Coggan & Coyle, 1987) y tal vez al economizar las reservas de glucógeno de los músculos (Hargreaves, 2000).
Es interesante que también se atenúa el incremento de hormonas relacionadas con el estrés cuando se ingieren bebidas con carbohidratos durante el ejercicio, aunque no se sabe con certeza si esto tiene alguna relación con el retraso de la fatiga. Por ende, el propósito de este fascículo es revisar brevemente cómo las hormonas que regulan la glucosa (epinefrina, cortisol, insulina, glucagon y hormona de crecimiento) responden ante el ejercicio, cómo la ingesta de carbohidratos altera estas respuestas y juzgar si existe una asociación entre las respuestas alteradas de las hormonas y la postergación de la fatiga.
RESEÑA DE LA INVESTIGACIÓN
La respuesta hormonal ante ejercicios prolongados.
Al comenzar el ejercicio, los impulsos nerviosos de algunos centros motores en el cerebro (“comando central”), junto a una retroalimentación al hipotálamo en el cerebro desde los nervios sensoriales que se originan en los músculos, estimulan o inhiben la liberación de muchas hormonas. Ocurren cambios rápidos iniciales en la secreción de hormonas en anticipación a la necesidad de ajustes metabólicos y cardiovasculares necesarios para apoyar las demandas incrementadas impuestas por el ejercicio. Estos cambios hormonales se tornan más dramáticos a medida que se incrementa la intensidad del ejercicio y se desarrolla la fatiga. Pueden también ocurrir o se pueden intensificar algunos cambios hormonales, para apoyar factores psicológicos o emocionales durante un ejercicio intenso (Galbo, 1992).
Una de las señales más importantes involucradas en el control del sistema neuroendocrino es la disminución en las concentraciones de glucosa en sangre. Esto se demuestra claramente en estudios de ejercicio, que involucran dietas de bajo contenido de carbohidratos, ayuno, e infusión de glucosa (Kjaer, 1992; Wasserman & Cherrington, 1996). El ejercicio intenso y prolongado causa una disminución predecible de la glucosa en sangre y un incremento correspondiente en las concentraciones de epinefrina (EPI) (Bailey et al., 1993; Burgess et al., 1991ª; Nieman et al., 1995), de cortisol (Burgess et a., 1991ª; Nieman et al.., 1995; Thuma et al., 1995), de glucagon (Galbo, 1992; Mitchell et al., 1990; Wasserman & Cherrington, 1996), y de la hormona de crecimiento (HC) (Murray et al., 1995; Nieman et al., 1998; Utter et al., 1999), junto a una disminución de insulina (Burgess et al., 1991ª,b; Murray et al., 1991, 1995; Utter et al., 1999; Wasserman & Cherrington, 1996). Estas hormonas tienen un papel primario en mantener una concentración estable de glucosa en sangre y frecuentemente se les llama hormonas glucoreguladoras (Tabla 1 en la página 2).
Las respuestas de las hormonas glucoreguladoras ante los ejercicios intensos prolongados (Figura 1 en la página 2) son más pronunciadas al ir incrementándose la duración del ejercicio, en otras palabras, a medida que la disponibilidad de carbohidratos se torna limitada y se desarrolla la fatiga. Los cambios pequeños que suceden al comenzar el ejercicio tienen el propósito principal de movilizar una cantidad adicional de combustible para responder a las demandas incrementadas de energía del ejercicio, para desviar la utilización hacia un incrementado metabolismo de grasas, y para mantener la concentración de glucosa en sangre. Los grandes cambios hormonales que suceden más tarde en la ejercitación a medida que se desarrolla la fatiga son causados por el agotamiento de glucógeno en el hígado y en los músculos, por la inhabilidad de mantener una concentración adecuada de glucosa en sangre, y por factores psicológicos relacionados al incremento del esfuerzo necesario para mantener la fuerza y a un estado de ánimo empeorado.
| TABLA 1. Las principales acciones de las hormonas glucoreguladoras y algunos resultados importantes de estas acciones. | ||
| HORMONA | ACCIONES GENERALES | RESULTADOS ESPERADOS |
| Insulina | ↑ Captación de Glucosa de la Sangre ↑ Síntesis de Glucógeno ↑ Captación de Aminoácidos de la Sangre ↑ Síntesis de Proteínas ↓ Catabolismo de Grasas ↑ Síntesis de Grasas |
↓ Glucosa en Sangre ↑ Glucógeno en Músculos e Hígado ↓ Aminoácidos en Sangre ↑ Proteínas en los Tejidos ↓ Acidos Grasos en Sangre ↑ Reservas de Grasa en Tejidos |
| Glucagon | ↑ Catabolismo de Glucógeno en Hígado ↑ Producción de Glucógeno en Hígado a partir de Aminoácidos y Acido Láctico ↑ Catabolismo de Grasas |
↑ Glucosa en Sangre ↑ Glucosa en Sangre ↑ Acidos Grasos en Sangre |
| Epinefrina (EPI) | ↑ Catabolismo de Glucógeno en Hígado ↑ Catabolismo de Glucógeno en Músculos ↑ Catabolismo de las Grasas |
↓ Glucógeno en Hígado ↑ Glucosa en Sangre ↓ Glucógeno en Músculo ↑ Acidos Grasos en Sangre |
| Cortisol | ↑ Producción de Glucógeno en Hígado a partir de Aminoácidos y Ácido Láctico ↑ Catabolismo de Grasas ↑ Catabolismo de Proteínas |
↑ Glucosa en Sangre ↑ Ácidos Grasos en Sangre ↑ Aminoácidos en Sangre |
| Hormona de Crecimiento (HC) | ↓ Captación de Glucosa de Sangre ↑ Captación de Aminoácidos de Sangre ↑ Síntesis de Proteínas ↑ Catabolismo de Grasas |
↑ Glucosa en Sangre ↓ Aminoácidos en Sangre ↑ Proteínas en Tejidos ↑ Acidos Grasos en Sangre |
Efectos de la ingesta de carbohidratos en la respuesta hormonal al ejercicio.
La ingesta de carbohidratos inmediatamente antes de y/o durante los ejercicios de resistencia produce alteraciones significativas en las hormonas glucoreguladoras. Estas respuestas incluyen una moderación del típico incremento de epinefrina, cortisol, glucagon, y la hormona de crecimiento, y una menor reducción de la insulina. De hecho, la insulina puede incrementarse con la administración de carbohidratos durante el ejercicio (Figura 2 ). Esta respuesta respalda la premisa de que el mantenimiento de la glucosa en plasma es un papel primario de estas hormonas durante los ejercicios prolongados.
La ingesta de 30-60 g de carbohidratos por hora es suficiente para prevenir una caída en la concentración de glucosa en sangre y para retrasar la fatiga durante ejercicios prolongados (Hargreaves, 2000). Los estudios sobre hormonas que utilizan protocolos de alimentación similares, típicamente encuentran que la ingesta de carbohidratos mitiga la respuesta de las hormonas glucoreguladoras ante el ejercicio. En contraste, cuando a los sujetos se les suministra solo 13 g de carbohidratos por hora durante casi 3 h de ejercicio a 70% VO2 max, no hay efecto sobre varias variables metabólicas, sobre el esfuerzo percibido, la epinefrina, el cortisol, el glucagon, la insulina, ni el tiempo para que aparezca la fatiga (Burgess et al., 1991ª).
Insulina. Cuando se ingieren carbohidratos durante el ejercicio, las concentraciones de insulina en plasma normalmente se mantienen al mismo nivel que en reposo, o en algunas instancias se incrementan (Aalborg & Felig, 1976; Burgess et al., 1991b; Coyle et al., 1983; Davis et al., 1992; Fritzsche et al., 2000; Murray et al., 1991; Nieman et al., 1998).
Epinefrina (EPI). La ingesta de carbohidratos mitiga el aumento de epinefrina durante la ejercitación en la mayoría de los estudios (Deuster et al., 1992; Fritzsche et al., 2000; Mitchell et al., 1990; Nieman et al., 1998). En un reporte interesante, los aumentos de epinefrina fueron mitigados durante 122 min. de ciclismo a 62 % VO2 max y luego de 2.5 h de ciclismo, pero no corriendo a 75% VO2 max (Utter et al., 1999). No está claro por qué ocurrió esta respuesta específica a la modalidad de ejercicio.
Cortisol. La ingesta de carbohidratos durante el ejercicio puede mitigar también el aumento de la concentración de cortisol durante el ejercicio y por varias horas después de éste (Nieman et al., 1998; Davis et al., 1989). Utter et al. (1999) demostraron que el cortisol de hecho disminuía después de 2.5 h de ciclismo o de carrera cuando los sujetos ingerían una solución de carbohidratos, en comparación a la condición de placebo, en la cual los niveles de cortisol se mantuvieron en los valores pre- ejercicio o apenas más altos. Otros han demostrado respuestas similares durante el ejercicio continuo por 2 h (Deuster et al., 1992; Murray et al., 1991, 1995) o después de siete carreras de ciclismo de 12-min. a 70 % VO2 pico (Mitchell et al., 1990).
Glucagon y Hormona de Crecimiento. El aumento del glucagon y la hormona de crecimiento en sangre durante el ejercicio puede ser atenuado ingiriendo carbohidratos. La ingesta de glucosa bloqueó totalmente la respuesta del glucagon a 4 h de ciclismo a 30% VO2 max (Aalborg & Felig, 1976) pero no afectó la respuesta del glucagon ante el ciclismo intermitente a 70% VO2 max (Mitchell et al., 1990). Las elevaciones de la hormona de crecimiento en plasma fueron mitigadas después de 2.5 h de ciclismo o de carrera a 75% VO2 max en sujetos a los que se les habían dado bebidas con carbohidratos, en comparación con otros a los que se les había suministrado una bebida placebo (Nieman et al., 1998; Utter et al., 1999).
La posible función de las hormonas glucoreguladoras en el retraso de la fatiga asociada con la ingesta de carbohidratos.
La reducida disponibilidad de carbohidratos como combustible (glucógeno y glucosa) y la puesta en marcha de la deshidratación, son los factores limitantes más importantes durante el ejercicio de resistencia, y está bien establecido que la reposición de los carbohidratos y fluidos durante el ejercicio mediante la ingesta de bebidas deportivas debidamente formuladas con carbohidratos retrasará la fatiga y mejorará el rendimiento. Aún así, los mecanismos precisos responsables de los efectos positivos de las bebidas que contienen carbohidratos no se entienden por completo (Davis & Fitts, 1998; Hargreaves, 2000). Coggan & Coyle (1987) sugirieron que el mecanismo principal para retardar la fatiga es el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre y de la tasa de oxidación de carbohidratos durante las últimas etapas del ejercicio, en las cuales el glucógeno en los músculos es limitado. La ingesta de carbohidratos puede también economizar el glucógeno de los músculos en varios tipos de fibras durante el ciclismo o la carrera intermitente (Hargreaves, 2000). Sin embargo, también es posible que los mecanismos de la fatiga estén dentro del cerebro (Davis, 2000; Gandevia, 1999). La alimentación con carbohidratos puede aumentar la función cerebral y mejorar la sensación de bienestar del sujeto durante el ejercicio (Davis, 2000); la mayoría de las personas para de ejercitarse o comienza a mostrar un rendimiento pobre porque el esfuerzo necesario para seguir se percibe como demasiado grande. Este gran incremento en la percepción del esfuerzo durante el ejercicio prolongado casi siempre precede a la incapacidad del músculo para producir la fuerza o potencia adecuadas (Gandevia, 1999). Por lo tanto, los beneficios de la ingesta de carbohidratos en retrasar la fatiga pueden incluir una sensación reducida de esfuerzo, una motivación mejorada, un mejor ánimo, y una inhibición reducida de la actividad motora central en las regiones superiores del cerebro (Davis, 2000; Gandevia, 1999).
Nosotros proponemos como hipótesis que la ingesta de carbohidratos durante el ejercicio ayuda a mantener la glucosa en sangre; de este modo se reducen las concentraciones en sangre de la epinefrina, el glucagon, el cortisol, y la hormona de crecimiento, y se incrementa la de insulina. Estos efectos de la ingesta de carbohidratos podrían retrasar el agotamiento de glucógeno en los músculos y en el hígado, incrementar la captación y oxidación de glucosa en los músculos y en el cerebro, y bajar las concentraciones plasmáticas de ácidos grasos libres (AGL) y amoníaco que pueden contribuir a la fatiga central. Es raro que ocurra una caída severa de la glucosa en sangre (hipoglucemia) en el punto de la fatiga. De este modo, la disponibilidad de glucosa para el cerebro probablemente no sea de gran importancia para retrasar la fatiga. Sin embargo, es bien sabido que las disminuciones modestas de la glucosa en plasma pueden causar impedimentos en funciones cognitivas y en el ánimo, aún antes de la activación de la respuesta de las hormonas glucoreguladoras y antes de los tradicionales síntomas del desarrollo de la hipoglucemia (De Feo et al., 1988; Jones et al., 1990; Merbis et al., 1996). El mantenimiento de la glucosa en sangre para el cerebro puede contribuir a bajar la percepción del esfuerzo frecuentemente observada en estas condiciones. Utter et al. (1999) demostraron recientemente que una percepción del esfuerzo más baja en los sujetos que consumieron bebidas con carbohidratos estaba relacionada con tasas más altas de oxidación de carbohidratos, mayor nivel de glucosa en sangre, mayor insulina, y menor cortisol y hormona de crecimiento. También se observó una menor percepción del esfuerzo con la inyección de glucosa durante ejercicios de baja intensidad (Tabata et al., 1991) y con el consumo de bebidas con carbohidratos durante el ciclismo prolongado a 70% VO2 max (Burgess et al., 1991b).
La modesta disminución de ácidos grasos libres después de la ingesta de carbohidratos (siendo el resultado de un incremento en la insulina y una disminución de epinefrina, hormona de crecimiento y de cortisol) podría también ayudar a retrasar la fatiga central. ¿Cómo podría funcionar esto? Cuando las concentraciones de ácidos grasos libres en sangre se reducen, las concentraciones de triptofano libre también se reducen. Esto significa que menos triptofano es tomado de la sangre y convertido en serotonina en el cerebro. Se cree que la serotonina promueve la fatiga central (Davis et al., 1992).
La ingesta de carbohidratos también reduce los niveles en sangre de glucagon y cortisol durante el ejercicio, e incrementa los niveles de insulina. Se esperaría que estos cambios redujeran los niveles de amoníaco en la sangre y en el cerebro (Wasserman & Cherrington, 1996); el amoníaco es tóxico para el cerebro y puede también perjudicar el metabolismo en los músculos.
RESUMEN
Las últimas etapas de los ejercicios prolongados se asocian comúnmente con un gran incremento de hormonas glucoreguladoras, que indica una incapacidad de mantener la glucosa en sangre, y estos cambios hormonales pueden ser una señal importante de fatiga inminente. El incremento de epinefrina, cortisol, glucagon y la hormona de crecimiento, de la mano de la disminución de insulina, pueden contribuir a la fatiga. La ingesta de carbohidratos durante el ejercicio puede mitigar esta respuesta hormonal glucoreguladora, y en parte, puede ser responsable de un retardo en la puesta en marcha de la fatiga. Cada 15-20 min. durante ejercicios prolongados, los atletas deberían beber 240-350 mL (8-12 oz) de una bebida deportiva que contenga carbohidratos para reemplazar tanto carbohidratos como fluidos. Esto va a prevenir una caída en la glucosa en sangre y probablemente retrase la fatiga. El retraso de la fatiga bajo estas circunstancias puede involucrar tanto a los mecanismos centrales como a los periféricos.
REFERENCIAS
