CARBOHIDRATOS,
HORMONAS
Y RENDIMIENTO EN LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA
J.
Mark Davis, Ph.D.
Department o Exercise Science
School of Public Health
University of South Carolina
Columbia, South Carolina
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
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 artículo 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 ).
Las
respuestas de las hormonas glucoreguladoras ante los ejercicios intensos prolongados
(Figura 1 ) 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.
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HORMONA
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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).
Fig.
1
Descripción
esquemática de los cambios de concentración de las hormonas glucoreguladoras
en plasma, durante 2h de ejercicios a 70% VO2 máx., cuando los atletas
no consumen carbohidratos durante el ejercicio.
|
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.
Fig.
2
Descripción
esquemática de los cambios de concentración de las hormonas glucoreguladoras,
durante 2h de ejercicios a 70% VO2 máx., cuando los atletas ingieren
30-60g de carbohidratos durante cada hora 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).
Fig.
3
Descripción
esquemática de cómo el consumo de bebidas deportivas que contengan carbohidratos,
durante los ejercicios intensos prolongados, puede retrasar la fatiga,
alterando los combustibles (glucosa y ácidos grasos) ,las hormonas ylos
metabolitos relacionados a la fatiga (triptofano y amoníaco libres)
en la sangre. Estos cambios en la sangre pueden afectar la función tanto
del cerebro como de los músculos, produciendo una mejoría en el rendimiento
atlético.
|
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.