Utilización de la hipoxia como método para mejorar el rendimiento deportivo
1.1. Introducción
La concentración de glóbulos rojos en el torrente sanguíneo juega un papel vital en la función del organismo humano. El mecanismo exacto mediante el cual se generan los glóbulos rojos y su regulación no se ha podido descifrar completamente. Se sabe que la eritropoyetina es una hormona glucoproteica que regula la producción de glóbulos rojos y con ello el transporte de oxígeno por el cuerpo.
Es sabida la alta relación existente entre el contenido de hemoglobina en sangrey el rendimiento deportivo, los atletas han procurado aumentar esos valores para mejorar su performance.
Algunos deportistas han usado este tipo de sustancias para aumentar su rendimiento ya que un mayor transporte de oxígeno en el cuerpo hace que las actividades físicas se lleven a niveles que no se podrían alcanzar sin ayuda de sustancias ajenas al organismo. (1)
En un principio se utilizaron las estancias en altitud y las transfusiones sanguíneas con el fin de mejorar el rendimiento físico.
La altitud, a partir de un cierto nivel, da lugar a adaptaciones entre las que se incluye un aumento de los parámetros sanguíneos. Este incremento es dependiente del nivel de hipoxia; a mayor hipoxia o altitud, mayor respuesta de la eritropoyetina (EPO) endógena, lo que a su vez provoca un aumento de los reticulocitos y posteriormente de la masa total de glóbulos rojos que se traduce en un incremento del número de glóbulos rojos, de la hemoglobina y del hematocrito.
En este trabajo se analizan los fundamentos por los cuales la utilización de la hipoxia como método puede mejorar el rendimiento deportivo.
Elementos del Trabajo y Metodología
Se confeccionó esta monografía basándose en el análisis de los resultados de una búsqueda de información bibliográfica en libros de texto de la materia correspondiente y utilizando Internet. Se utilizó el formato sugerido por la Cátedra.
Resultados
•Rendimiento Deportivo
Dentro del conjunto de elementos que influyen en el rendimiento deportivo, están la técnica, la táctica, los materiales, la condición psicológica, los factores externos y el Rendimiento Físico (uno de los más importantes en función del tipo de deporte).
El rendimiento físicoestaría en relación con la capacidad de producción de energía por parte de los músculosinvolucrados en la actividad, producción de energía que en función del deporte tendría unas características diferenciadas de potencia o de resistencia. Estas diferentes características en la producción de energía vienen determinadas en gran parte genéticamente, pero su mejora y máximo nivel vienen dados por el entrenamiento físico.
El rendimiento físico de un deportista está íntimamente ligado al MetabolismoEnergético, que en función del tipo de actividad deportiva, duración e intensidad va tener unas claves diferentes.
Así el tipo de producción de energía mayoritario va a estar en relación con la intensidad del ejercicio y puede estar en relación con el metabolismo anaeróbico o aeróbico, pero tanto cuando hablamos del aeróbico (directamente) como del anaeróbico (indirectamente a través de la velocidad de recuperación de ese esfuerzo puntual), todos ellos son dependientes del oxígeno y más específicamente del Consumo Máximo de Oxígeno .
Vemos por tanto que existe una relación directa entre oxígeno y rendimiento físico.
•Metabolismo Energético
El aparato locomotor, que está compuesto por huesos, articulaciones y músculos, tiene a estos últimos como elemento activo. Por tanto son los músculos los encargados de generar el movimiento; para ello, la célula muscular está especializada en la conversión de energía química en energía mecánica, en lo que supone el metabolismoenergético. Para ello debe utilizar con efectividad la energía almacenada en la molécula de ATP = Adenosín Trifosfato, y sobre todo tener muy desarrollados los mecanismos destinados a la resíntesis del ATP para poder volver a utilizarlo, ya que es sólo la descomposición del ATP lo que va a dar lugar a la energía necesaria para la contracción muscular: ATP -----------> ADP + P + ENERGIA (a)
El problema es que los depósitos musculares de ATP son muy limitados, y además podríamos decir que el ATP es una moneda de cambiotemporal. Es por ello que en el interior del músculo tienen lugar una serie de procesostendientes a resintetizar el ATP descompuesto mediante vías aeróbicas o anaeróbicas, el conjunto de los cuales denominamos metabolismo energético; es decir, se trata de volver atrás la reacción (a) anterior, pero si en la reacción anterior obteníamos una cantidad de energía importante, en este caso tendremos que aportar esa misma cantidad de energía para que pueda resintetizarse el ATP, tal y como vemos en la siguiente ecuación: ADP + P + ENERGIA -----------> ATP (b). Esta formación de energía tendiente a la resíntesis del ATP puede seguir diferentes vías que denominamos Anaeróbico Aláctico, Anaeróbico Láctico y Aeróbico (2).
A las diferentes necesidades y modos de utilización y de resíntesis de energía que dispone la célula muscular es a lo que denominamos en conjunto Metabolismo Energético.
Rendimiento Físico y su la relación con la Hipoxia
La Hipoxia en un principio estimula la producción (mejor podríamos decir la no eliminación) del Factor Inducible por la Hipoxia (HIF), (3) que es en realidad quien va a dar lugar a una estimulación en cascada de diferentes factores de crecimiento, así como de diferentes
enzimas y proteínas, estando en todo ello la base de la mejora del rendimiento físico en el deporte. Concretamente esa mejora viene dada porque la hipoxia mantenida, la hipoxia intermitente, y el entrenamiento hipóxico, dan lugar a adaptaciones fisiológicas que afectan a la sangre, al músculo y a la circulación sanguínea.
La hipoxia mejora los parámetros sanguíneos, al producir una activación en la producción endógena de eritropoyetina (EPO) (4) y de esta forma estimular la producción de glóbulos rojos y de sus precursores los reticulocitos. Ello se traduce en un aumento del Consumo Máximo de Oxígeno (VO2 max) y de la Resistencia Aeróbica, con lo que el rendimiento físico en pruebasdeportivas en las que se ve involucrado el metabolismo aeróbico mejora de forma significativa.
A nivel muscular la hipoxia da lugar a la activación de prácticamente todos los enzimas que intervienen en la glucólisis anaeróbica (2) con el fin de compensar la disminución en la producción de ATP por vía aeróbica (2) que tiene lugar cuando hay un déficit de oxígeno.
Esta estimulación de los enzimas glucolíticos da lugar a la mejora del rendimiento anaeróbico.
La hipoxia produce también una clara estimulación en la producción de VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), con lo que aumenta la capilarización de los tejidos, y principalmente de los tejidos afectados como es el músculo en actividad intensa o en proceso de recuperación.
Factor Inducible por Hipoxia-1 (HIF-1)
Los estudios e investigaciones con el objetivo de conocer en profundidad los mecanismos de estimulación y respuesta del gen de la eritropoyetina (EPO) endógena llegaron al conocimiento por Semenza y Wang en 1992. (5) de que existe un Factor Inducible por la Hipoxia-1 (Hypoxia Inducible Factor, HIF-1). El HIF-1 supone el auténtico regulador de los cambios que se generan en relación al estímulo hipóxico.
Dada la complejidad del HIF, del que se conocen 3 unidades y varias subunidades, vamos a simplificar el conocimiento actual al respecto incidiendo en aquellos datosque tienen o pueden tener relevancia con el rendimiento físico y por tanto con el rendimiento deportivo.
El Factor Inducible por la Hipoxia-1 es una proteína compuesta por 2 sub unidades: HIF-1a y HIF-1b. En una situación de Normoxia, la HIF-1a se degrada por hidroxilación y es destruida, mientras que cuando se encuentra en una situación de falta de oxígeno como es el caso de la hipoxia, la HIF-1a no se degrada, sino que uniéndose a la HIF-1b da lugar a la HIF-1 y es cuando realmente da lugar a la activación y estimulación de diferentes genes.
Los niveles de HIF-1 aumentan exponencialmente cuando disminuye la concentración de oxígeno a nivel tisular, con una curva, cuyo punto de inflexión se corresponde con la concentración de oxígeno normal en los tejidos humanos. Es decir, una normal concentración de O2 en un tejido, e incluso un aumento significativo de dicha concentración no van a dar lugar a variaciones en la concentración de HIF-1, pero una ligera disminución de la concentración de O2 tisular va a dar lugar a un aumento muy importante (no es una elevación lineal, sino exponencial) de la concentración de HIF-1, y con ello cambios en cascada por estimulación de los genes regulados por el HIF-1 y sus efectos posteriores. El Factor Inducible por la Hipoxia-1 (HIF-1) lo encontramos en prácticamente todos los tejidos humanos (en el cerebro, corazón, pulmones, hígado, músculo esquelético, etc.).
Genes estimulados por la Hipoxia a través del HIF-1
La Hipoxia da lugar a un aumento en los niveles de HIF-1, ya que en estas condiciones la destrucción de la molécula se ve disminuida, tal y como hemos referido con anterioridad. Esta disminución en la eliminación debido a la hipoxia, y no el aumento en la producción de HIF-1 es lo que da lugar a su incremento.
El HIF-1 actúa como el regulador principal en la expresión de los diferentes genes regulados por el oxígeno, y en este momento son más de 2 docenas los genes regulados por el HIF-1; sin embargo, parece que pueden ser muchos más, y será la evolución de la investigación y del conocimiento lo que nos irá permitiendo conocer más en profundidad todas las funciones del HIF-1 y por tanto todas las repercusiones del influjo hipóxico.
Principales Genes regulados por el HIF-1
Vamos a resaltar sólo aquellos que están directamente relacionados con el Rendimiento Deportivo, (6) y por tanto nos vamos a limitar a 4 funciones que consideramos esenciales, como son el Transporte de Oxígeno, el Aumento de la Capilarización, el Metabolismo Anaeróbico y la Proliferación Celular .
a. Transporte de oxígeno: Eritropoyesis y metabolismo del Hierro.
La estimulación de la eritropoyesis y del metabolismo del hierro va a dar lugar a un incremento en la producción de glóbulos rojos y hemoglobina, con lo que se potencia el transportede oxígeno de la sangre. Este aumento de los componentes sanguíneos interviene directamente en el metabolismo aeróbico, mejorando el Consumo Máximo de Oxígeno y la Resistencia Aeróbica. Ello supone una mejora del rendimiento en todos los deportesde una duración superior a los 2 minutos, así como una recuperación más rápida tras esfuerzos de cualquier intensidad, lo que de forma indirecta puede ayudar a mejorar también el rendimiento en deportes de corte anaeróbico, ya que esa mejora significativa de los tiempos de recuperación va a permitir aumentar el volumen y densidad del entrenamiento de alta intensidad, lo que va a traer consigo una mejora de ese tipo de rendimiento. Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Eritropoyetina (EPO). Eritropoyesis
•Transferrina. Transporte de Hierro
•Receptor de Transferrina. Absorción de Hierro
b. Transporte de oxígeno: Regulación vascular.
Con la estimulación y la potenciación de la redsanguínea capilar, se mejoran todos los procesos de transferencia y transporte que se producen entre el torrente sanguíneo y las células, dado que al aumentar la densidad capilar disminuye la distancia a recorrer. Así se ve mejorada la difusión del oxígeno y sustratos energéticos, así como la transferencia de calorentre el músculo (productor de calor) y la sangre (distribuidora de calor) lo que puede ayudar a regular mejor la temperaturacorporal. Este aumento de la capilarización y de la densidad capilar produce una mejora significativa del rendimiento; tanto es así, que incluso se piensa que en aquellos deportistas sometidos a un entrenamiento en altitud o en hipoxia artificial en los que no hay un aumento de los valores hematológicos, pero por contra sí que aumenta el rendimiento físico, este aumento del rendimiento físico puede estar relacionado con el aumento de la capilarización. Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Factor de Crecimiento del Endotelio Vascular (VEGF). Angiogénesis, formación de vasos sanguíneos
•iNOS. Producción de Acido Nítrico
•Endotelina 1. Regulador del Tono vascular
c. Metabolismo Anaeróbico: Absorción y Transporte de Glucosa y Glucólisis.
La potenciación del metabolismo anaeróbico como forma de hacer frente al descenso en la formación de energía por la vía aeróbica en situaciones de falta de oxígeno (hipoxia), va a dar lugar a una mejora del rendimiento físico en todas aquellas actividades deportivas de corta duración y alta intensidad. Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Transportador de Glucosa 1. Absorción de Glucosa
•Fosfofructoquinasa L y C. Glucólisis
•Lactato Deshidrogenasa A. Glucólisis
•Aldolasa A y C. Glucólisis
d. Proliferación Celular.
Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Insulin-like Growth Factor 2 (IGF-2).
•Proteínas transportadoras 1 y 3 del Insulin Growth Factor (IGF)
Eritropoyetina (EPO)
La Eritropoyetina (EPO) es una hormona glucoproteica cuya función principal, es la regulación de la producción de glóbulos rojos de la sangre y con ello todos los procesos relacionados con la formación de energía por vía aeróbica. Esta función tan importante para el mantenimientode la vida y del bienestar, es lo que ha dado lugar a un gran desarrollo en el conocimiento de la eritropoyetina_EPO y a que desde hace tiempo se haya conseguido sintetizarla mediante técnicas recombinantes.
Aun así, todos los esfuerzos realizados para conocer en profundidad los procesos de síntesis y regulación, así como los efectos de la Erythropoietina (EPO) no han tenido en todos sus casos resultados definitivos. Todavía existen lagunas de conocimiento cuando nos referimos a esta hormona, y en los últimos tiempos hemos conocido importantes avances en su regulación a través del Factor Inducible por la Hipoxia (HIF), y en sus funciones aparte de la estimulación de la formación de eritrocitos.
Su principal función es por tanto el mantenimiento de la capacidad de transporte de oxígeno, pero últimamente también se ha visto que actúa a otros niveles. Se han encontrado receptores de EPO en tejidos no hematopoyéticos. Así el efecto de EPO a nivel de Sistema Nervioso Central (SNC) tiene un efecto neurotrófico y neuroprotector, previniendo la muerte de las neuronas ante el estímulo hipóxico o del glutamato; este efecto neuroprotectivo ha sido confirmado en investigación clínica, en pacientes con infarto cerebral agudo. Con respecto a la acciónde la Eritropoyetina (EPO) sobre los vasos sanguíneos, estimula la angiogénesis y la producción de endotelina y otros mediadores vasoactivos. Igualmente existen receptores de EPO en los cardiomiocitos y uno de los focos de investigación es su papel protector del miocardio.
A pesar de que en ocasiones podamos ver algún trabajoque llega a conclusiones diferentes, podemos decir que los valoresnormales de Eritropoyetina_EPO presentan una cierta variabilidad a lo largo del tiempo y tiene un ritmo circadiano (ciclo biológico que presenta oscilaciones a lo largo de las 24 horas del día y se repite diariamente) con valores máximos entre las 4 de la tarde y 10 de la noche, junto con valores mínimos en las primeras horas de la mañana.
Regulación
La regulación de la producción de Eritropoyetina (EPO) se realiza en base a los cambios que las variaciones del oxígeno producen en el llamado Factor Inducible por la Hipoxia (HIF).La hormona es muy sensible a los cambios en la disponibilidad de oxígeno en los tejidos y sus niveles están finamente mantenidos por los cambios en el nivel de oxigenación mediante el clásico feedback:
•Un aumento en la oxigenación de los tejidos, lo que está en relación con unos niveles altos de hemoglobina en sangre, junto con una concentración de oxígeno en el aire ambiente normal, va a dar lugar a una inhibición en la síntesis de Eritropoyetina (EPO) y a una disminución de sus valores en sangre, ya que ese aumento en la oxigenación es interpretado por el Sistema Nervioso Central como un exceso a corregir, y dado que no puede modificar la concentración de O2 del aire ambiente, la respuesta es una disminución en la producción de EPO que da lugar a una disminución en la síntesis de Hemoglobina, con lo que si persiste esta situación, a medio plazo nos vamos a encontrar con un descenso de la Hemoglobina y del resto de parámetros relacionados con la serie roja, como hematíes y hematocrito. Es lo que sucede tras una estancia prolongada en altitud, o tras la utilización de EPO recombinante, que provoca un incremento de todos los parámetros hematológicos relacionados con el transporte de O2 en una relación dosis-dependiente. En ambos casos se objetiva una disminución en los niveles de eritropoyetina circulante y de la eritropoyesis.
•La disminución en la oxigenación de los tejidos, que viene dada por la hipoxia (natural por la altitud, o artificial mediante diferentes aparatos productores de hipoxia, como los Hypoxicator de Go2Altitude o Altipower) o por un estadoanémico o una hemorragia en el que se produce una disminución del contenido de hemoglobina, da lugar a la estimulación en la síntesis de EPO. El aumento en la concentración de Eritropoyetina (EPO) va a ser tanto más rápido cuanto mayor sea el grado de hipoxia, o lo que es lo mismo, cuanto mayor sea la altitud, bien sea real o simulada. Este aumento de la concentración de EPO estimula la producción de Hemoglobina, y si se mantiene en el tiempo dará lugar a cambios hematológicos que se traducen en un aumento de la capacidad de transporte de oxígeno y con ello en una mejora del rendimiento físico proporcional al aumento de la hemoglobina
Respuesta Individual
Existen muchos estudios realizados en los que se relaciona la hipoxia o la altitud con la estimulación de la Eritropoyetina (EPO), tanto en animales como con humanos.
Si tomamos como referencia las diferentes publicaciones en las que se relaciona la exposición aguda a la hipoxia y la evolución de la eritropoyetina endógena en hombres, vemos una gran diversidad de resultados, que en gran parte podrían estar relacionados con la respuesta individual a la hipoxia. O que ante el mismo estímulo hipóxico haya personas que aumentan la producción de Eritropoyetina y otras personas no sufran prácticamente variaciones significativas.
Así, en relación a la hipoxia y a su estimulación, se habla de respondedores y no-respondedores. Sabidas las grandes variaciones individuales en la respuesta a la altitud, el problema está en cómo identificar el tipo de respuesta que va a tener cada persona. Entretanto no consigamos diferenciar los respondedores de los no respondedores, vamos a seguir con dudas en cuanto a los efectos reales y prácticos de la hipoxia y la altitud sobre aspectos concretos relacionados con el rendimiento físico.
Tiempo Mínimo de Estimulación
La estimulación de la producción de Eritropoyetina está en relación con la Carga Hipóxica, que podríamos denominar así al conjunto de la intensidad de la hipoxia junto con la duración del estímulo hipóxico.
Entre los diferentes estudios publicados al respecto, podemos ver por ejemplo, cómo a los 84 minutos de exposición a una altitud de 4000 metros se objetiva un aumento significativo en los niveles de EPO en sangre. Lógicamente al bajar esa altitud a 3000 metros, se necesita un mayor tiempo de exposición para alcanzar la misma Carga Hipóxica y obtener aumentos significativos de EPO, y en este caso son 114 minutos los necesarios para producir una estimulación suficiente. En la misma línea, vemos que 6 horas de exposición a una altitud simulada de 1780 metros dan lugar a un aumento significativo (en torno al 30 %) de los niveles de Eritropoyetina.
Con todos estos datos obtenidos de diferentes estudios de investigación publicados en la literatura científica, podemos obtener un gráfico en el que relacionamos el nivel de altitud (hipoxia) con el tiempo necesario para producir un estímulo suficiente como para generar un aumento significativo de EPO.
Pico Máximo de Eritropoyetina
Igualmente en función de la Carga Hipóxica (relación entre el tiempo de la exposición a la altitud y del grado de hipoxia), vemos que para alcanzar el pico máximo de eritropoyetina se precisa cada vez más tiempo. Es decir una Carga Hipóxica pequeña pero suficiente como para producir una estimulación de la producción de Eritropoyetina, va a dar lugar a un pico máximo de EPO en poco tiempo, mientras que una gran Carga Hipóxica va a dar lugar a que el pico máximo de EPO tarde más tiempo en producirse.
Es lo que vemos en el trabajo Rate of erythropoietin formation in humans in response to acute hypobaric hypoxia (7) en el que se ve cómo a mayor altitud (4000 m) se consiguen valores más altos de eritropoyetina, y que la mesetase consigue más tarde en el tiempo si lo comparamos con la estancia a 3000 m. Igualmente se ve que en el caso de los participantes en el estudio a 4000 metros a los que se continuó estudiando la evolución de la eritropoyetina, los valores de EPO continúan aumentando después del fin de la hipoxia, alcanzando el pico máximo prácticamente 3 horas después del fin de la exposición a la altitud.
Incluso en función del nivel de hipoxia y del tiempo de exposición podemos encontrarnos con que la evolución positiva de la EPO endógena continúe a pesar del fin de la hipoxia.
Evolución de la Respuesta
Cuando en lugar de una exposición aguda a la hipoxia, realizamos exposiciones más largas o incluso crónicas, la evolución de la respuesta responde al mismo patrón, que puede variar ligeramente en cuanto a tiempo o intensidad en función del grado de Hipoxia. El patrón es un aumento rápido de los niveles de EPO circulantes, que al cabo de unas horas o días van disminuyendo hasta volver a los niveles iniciales, independientemente de la altitud real.
Una alternativa a la estabilización en la estimulación de la EPO endógena sería el ir aumentando la hipoxia de forma progresiva, de manera que una vez que se vaya a llegar a un nivel de estabilización, se aumente el grado de hipoxia. De esta forma se podría conseguir un mantenimiento elevado de los niveles de EPO circulante durante más tiempo. No hay por el momento protocolosespecíficos de este tipo de trabajo, y dada la variabilidad en la respuesta individual a la hipoxia que hemos citado con anterioridad, no será fácil llegar a conclusiones definitivas.
Alternativas al Modelo de Respuesta
Hay quienes postulan que una gran parte del efecto de la hipoxia viene dado por las respuestas que genera en el organismo la alternancia entre hipoxia y normoxia, más que por un mantenimiento de la hipoxia. Ello podría estar en la base de una respuesta mantenida de la Eritropoyetina.
La hipoxia intermitente sería una forma de evitar esa estabilización y vuelta a la normalidad de los niveles de EPO endógena que vemos que se produce en una hipoxia o altitud mantenida. Y se podría tener una mejora añadida en este sentido de estimulación de la EPO endógena si fuéramos capaces de combinar la intermitencia de la hipoxia, junto con un grado de hipoxia progresiva en el tiempo. Sería una forma de combinar la progresividad en la hipoxia y la intermitencia.
Claves del Entrenamiento de Hipoxia Intermitente
Las expectativas iniciales en cuanto a la influencia positiva de las estancias en altitud en la mejora del rendimiento físico a nivel del mar se difuminaron relativamente, por lo que se ha producido en los últimos años una evolución de las propuestas de entrenamiento hipóxico. De la fase inicial en la que se realizaban estancias en altitud real, lo que supone una hipoxia contínua (vivir y entrenar en altitud), se pasó a la propuesta realizada en 1997 por Levine y Stray-Gundersen de vivir en altitud y entrenar a nivel del mar (Live hight-training low, LHTH) (8) con lo que se introducía el concepto de hipoxia intermitente.
La hipoxia intermitente supone por tanto el hecho de dormir en una situación de hipoxia (bien natural o artificial), o la realización de hipoxia intermitente en períodos de tiempo muy cortos aunque a una gran altitud simulada porque para algunos autores lo más beneficioso no es solamente el tiempo de hipoxia, sino las fases de cambio entre hipoxia y normoxia ya que la alternancia supone un estímulo añadido. Apoyando esta teoría del estímulo de la alternancia, encontramos un estudio publicado por Balestra y col en el Journal of Applied Physiology 2006 titulado Serum erythropoietin levels in healthy humans after a short period of normobaric and hyperbaric oxygen breathing: the normobaric oxygen paradox, (9) donde el paso de hiperoxia normobárica a normoxia supone un estímulo para la producción de Eritropoyetina, lo que hace pensar que el estímulo no es en exclusiva la hipoxia en términos absolutos, sino que la disminución relativa de la concentración de oxígeno también estimula la producción de EPO. Es decir, la cadena de efectos derivada de lo que podemos denominar estímulo hipóxico (HIF y todas las reacciones en cascada posteriores) no está ligada en exclusiva a bajas concentraciones de oxígeno o hipoxia (por ejemplo la respiración de aire hipóxico con una concentración de oxígeno del 12%), sino que también se produce un estímulo del mismo signo al disminuir la concentración de oxígeno del aire inspirado (por ejemplo al pasar de un aire hiperóxico al 100% a un aire normóxico con una concentración de oxígeno del 21%).
Esta evolución en el planteamiento del entrenamiento hipóxico (la realización de hipoxia intermitente) y las dificultades que plantea su realización en un medio natural (continuos desplazamientos entre altitud media-alta y altitud baja o nivel del mar) es lo que dio lugar a un gran desarrollo de los sistemas de hipoxia artificial.
A pesar de que en los últimos tiempos la realización de hipoxia intermitente ha demostrado una efectividad cara al rendimiento a nivel del mar, superior a otros métodos de entrenamiento hipóxico (como las estancias en altitud) debido a que de esta forma se mantiene el estímulo de entrenamiento físico a un nivel adecuado, se observa que existe una gran variabilidad de resultados entre diferentes personas sometidas al mismo tipo de
entrenamiento hipóxico o de estancia en altitud, lo que ha dado lugar al estudio de las respuestas individuales a la hipoxia, (10)estableciéndose por Chapman y col en 1998 el concepto de Respondedores y No Respondedores.
4. DISCUSIÓN
El organismo humano tiene una gran capacidad de adaptación, siendo capaz de modificar su actividad y funciones en relación a cambios que se producen en el medio interno, que pueden tener su origen o estar influenciados por cambios en el medio externo. Esta capacidad de adaptación está en la base de las modificaciones que dan lugar a la mejora del rendimiento físico con el entrenamiento.
El entrenamiento físico provoca a una serie de modificaciones del medio interno, y la adaptación del organismo da lugar a la mejora de su respuesta ante el mismo estímulo, que al fin y al cabo es lo que conocemos como el fenómeno de la sobre compensación.
De la misma forma, el organismo humano que tiene un funcionamiento básicamente aeróbico, está habituado a "trabajar" en unas condiciones estándar en cuanto a concentraciones de oxígeno del aire, concentraciones de oxígeno en sangre, siendo muy sensible a cualquier variación en este sentido. Ante cualquier cambio, se producen una serie de mecanismos de adaptación que intentan contrarrestar las diferencias iniciales.
Ante un cambio en el medio interno como es una disminución del aporte de oxígeno a los tejidos, bien sea por una disminución del contenido de oxígeno del aire que respiramos, o por problemas respiratorios que limitan el paso de aire a nivel bronquial (Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica, EPOC), la adaptación del organismo viene dada por un aumento del Factor Inducible por la Hipoxia (HIF) que da lugar a la estimulación de diferentes hormonas, proteínas, entre ellas la Eritropoyetina y caso de que se mantenga este aumento del HIF, a medio-largo plazo se producirá un aumento del contenido de hemoglobina en sangre para aumentar la capacidad de transporte de oxígeno y limitar de alguna manera los efectos de la insuficiencia a nivel respiratorio. Igualmente a nivel capilar existe una proliferación para mejorar el aporte de oxígeno a los tejidos e igualmente a nivel celular se produce una mejora a nivel de los procesos de formación de energía, con lo que mejora la eficiencia energética.
Por tanto la adaptación a medio-largo plazo del organismo frente a la hipoxia, no se limita a un aumento de los parámetros sanguíneos, sino que se producen cambios a muchos niveles y todos ellos van dirigidos a mejorar el aporte de oxígeno a los tejidos, así como su utilización. Lógicamente estos cambios no se producen de forma aguda, sino que precisan un tiempo más o menos largo para que terminen de estabilizarse, y ese plazo de tiempo requerido es variable para los diferentes tipos de adaptación. Es lo que ocurre con los habitantes de ciudades que se encuentran en altitud, en los que tras varias generaciones que han nacido y vivido en altitud, vemos un aumento del contenido de hemoglobina, aumento que es proporcional al grado de altitud de residencia. Tomando datos de diferentes estudios publicados de parámetros hematológicos en poblaciones andinas, se observa el aumento del hematocrito con la altitud de residencia.
Por tanto para que puedan producirse esas adaptaciones deseadas y que dan lugar a una mejora del rendimiento físico, el estímulo hipóxico debe mantenerse a lo largo del tiempo, y al igual que sucede con las bases del entrenamiento físico, el entrenamiento hipóxico debe cumplir una serie de principios, como son:
•Principio de la Individualidad, por el que la respuesta a la hipoxia no es la misma en todas las personas, a pesar ser sometidas al mismo estímulo. A raíz de estas variaciones individuales se está hablando de Respondedores y No Respondedores a la Hipoxia.
•Utilización de Índices de Carga lo más fiables posibles. Con el fin de conocer la carga hipóxica, debemos utilizar índices de volumen e índices de intensidad. La correcta elección del índice más adecuado nos va a permitir conocer mejor y por tanto regular, progresar, recuperar mejor el entrenamiento hipóxico.
•Principio de Sobrecarga. Hay que superar un umbral de carga hipóxica para estimular al organismo, por debajo del cual no habrá prácticamente ninguna respuesta.
•Principio de Adaptación. Tras una carga, el organismo reacciona ante el estímulo, generando una adaptación con el fin de que la misma carga absoluta sea cada vez menos agresiva para el organismo. Caso de que la carga hipóxica sea elevada, es preciso un cierto tiempo de recuperación (normoxia) que permita al organismo asimilar la carga precedente.
•Principio de Progresividad. Debe existir una progresividad de la carga hipóxica, si se pretende tener una mejora progresiva. Al igual que en el caso del entrenamiento físico, una carga hipóxica idéntica termina por no ser un estímulo suficiente para el organismo. Esta continuidad y progresividad es lo que da lugar a la mejora de la adaptación del organismo.
A lo largo de este trabajo hemos intentado dar una serie de claves que a nuestro juicio son importantes a la hora del entrenamiento hipóxico y que su no cumplimiento podría estar explicando en parte al menos, la falta de respuesta positiva desde el punto de vista del rendimiento físico al estímulo hipóxico.
Parece que el deporte necesitará sofisticadas tecnologías para combatir el abuso de drogaspor los atletas. Es probable que atletas "limpios" sigan compitiendo contra otros que ponen en riesgosus vidas en la búsqueda de ser los más rápidos, altos y fuertes del mundo. Karen Birchard The Lancet, volumen 356, número 9234, 16 Septiembre 2000
Fuente: Marianela Colombo
Universidad Católica de Córdoba
Cátedra Química III
Junio, 2007
Córdoba. Argentina. Junio, 2007
La concentración de glóbulos rojos en el torrente sanguíneo juega un papel vital en la función del organismo humano. El mecanismo exacto mediante el cual se generan los glóbulos rojos y su regulación no se ha podido descifrar completamente. Se sabe que la eritropoyetina es una hormona glucoproteica que regula la producción de glóbulos rojos y con ello el transporte de oxígeno por el cuerpo.
Es sabida la alta relación existente entre el contenido de hemoglobina en sangrey el rendimiento deportivo, los atletas han procurado aumentar esos valores para mejorar su performance.
Algunos deportistas han usado este tipo de sustancias para aumentar su rendimiento ya que un mayor transporte de oxígeno en el cuerpo hace que las actividades físicas se lleven a niveles que no se podrían alcanzar sin ayuda de sustancias ajenas al organismo. (1)
En un principio se utilizaron las estancias en altitud y las transfusiones sanguíneas con el fin de mejorar el rendimiento físico.
La altitud, a partir de un cierto nivel, da lugar a adaptaciones entre las que se incluye un aumento de los parámetros sanguíneos. Este incremento es dependiente del nivel de hipoxia; a mayor hipoxia o altitud, mayor respuesta de la eritropoyetina (EPO) endógena, lo que a su vez provoca un aumento de los reticulocitos y posteriormente de la masa total de glóbulos rojos que se traduce en un incremento del número de glóbulos rojos, de la hemoglobina y del hematocrito.
En este trabajo se analizan los fundamentos por los cuales la utilización de la hipoxia como método puede mejorar el rendimiento deportivo.
Elementos del Trabajo y Metodología
Se confeccionó esta monografía basándose en el análisis de los resultados de una búsqueda de información bibliográfica en libros de texto de la materia correspondiente y utilizando Internet. Se utilizó el formato sugerido por la Cátedra.
Resultados
•Rendimiento Deportivo
Dentro del conjunto de elementos que influyen en el rendimiento deportivo, están la técnica, la táctica, los materiales, la condición psicológica, los factores externos y el Rendimiento Físico (uno de los más importantes en función del tipo de deporte).
El rendimiento físicoestaría en relación con la capacidad de producción de energía por parte de los músculosinvolucrados en la actividad, producción de energía que en función del deporte tendría unas características diferenciadas de potencia o de resistencia. Estas diferentes características en la producción de energía vienen determinadas en gran parte genéticamente, pero su mejora y máximo nivel vienen dados por el entrenamiento físico.
El rendimiento físico de un deportista está íntimamente ligado al MetabolismoEnergético, que en función del tipo de actividad deportiva, duración e intensidad va tener unas claves diferentes.
Así el tipo de producción de energía mayoritario va a estar en relación con la intensidad del ejercicio y puede estar en relación con el metabolismo anaeróbico o aeróbico, pero tanto cuando hablamos del aeróbico (directamente) como del anaeróbico (indirectamente a través de la velocidad de recuperación de ese esfuerzo puntual), todos ellos son dependientes del oxígeno y más específicamente del Consumo Máximo de Oxígeno .
Vemos por tanto que existe una relación directa entre oxígeno y rendimiento físico.
•Metabolismo Energético
El aparato locomotor, que está compuesto por huesos, articulaciones y músculos, tiene a estos últimos como elemento activo. Por tanto son los músculos los encargados de generar el movimiento; para ello, la célula muscular está especializada en la conversión de energía química en energía mecánica, en lo que supone el metabolismoenergético. Para ello debe utilizar con efectividad la energía almacenada en la molécula de ATP = Adenosín Trifosfato, y sobre todo tener muy desarrollados los mecanismos destinados a la resíntesis del ATP para poder volver a utilizarlo, ya que es sólo la descomposición del ATP lo que va a dar lugar a la energía necesaria para la contracción muscular: ATP -----------> ADP + P + ENERGIA (a)
El problema es que los depósitos musculares de ATP son muy limitados, y además podríamos decir que el ATP es una moneda de cambiotemporal. Es por ello que en el interior del músculo tienen lugar una serie de procesostendientes a resintetizar el ATP descompuesto mediante vías aeróbicas o anaeróbicas, el conjunto de los cuales denominamos metabolismo energético; es decir, se trata de volver atrás la reacción (a) anterior, pero si en la reacción anterior obteníamos una cantidad de energía importante, en este caso tendremos que aportar esa misma cantidad de energía para que pueda resintetizarse el ATP, tal y como vemos en la siguiente ecuación: ADP + P + ENERGIA -----------> ATP (b). Esta formación de energía tendiente a la resíntesis del ATP puede seguir diferentes vías que denominamos Anaeróbico Aláctico, Anaeróbico Láctico y Aeróbico (2).
A las diferentes necesidades y modos de utilización y de resíntesis de energía que dispone la célula muscular es a lo que denominamos en conjunto Metabolismo Energético.
Rendimiento Físico y su la relación con la Hipoxia
La Hipoxia en un principio estimula la producción (mejor podríamos decir la no eliminación) del Factor Inducible por la Hipoxia (HIF), (3) que es en realidad quien va a dar lugar a una estimulación en cascada de diferentes factores de crecimiento, así como de diferentes
enzimas y proteínas, estando en todo ello la base de la mejora del rendimiento físico en el deporte. Concretamente esa mejora viene dada porque la hipoxia mantenida, la hipoxia intermitente, y el entrenamiento hipóxico, dan lugar a adaptaciones fisiológicas que afectan a la sangre, al músculo y a la circulación sanguínea.
La hipoxia mejora los parámetros sanguíneos, al producir una activación en la producción endógena de eritropoyetina (EPO) (4) y de esta forma estimular la producción de glóbulos rojos y de sus precursores los reticulocitos. Ello se traduce en un aumento del Consumo Máximo de Oxígeno (VO2 max) y de la Resistencia Aeróbica, con lo que el rendimiento físico en pruebasdeportivas en las que se ve involucrado el metabolismo aeróbico mejora de forma significativa.
A nivel muscular la hipoxia da lugar a la activación de prácticamente todos los enzimas que intervienen en la glucólisis anaeróbica (2) con el fin de compensar la disminución en la producción de ATP por vía aeróbica (2) que tiene lugar cuando hay un déficit de oxígeno.
Esta estimulación de los enzimas glucolíticos da lugar a la mejora del rendimiento anaeróbico.
La hipoxia produce también una clara estimulación en la producción de VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), con lo que aumenta la capilarización de los tejidos, y principalmente de los tejidos afectados como es el músculo en actividad intensa o en proceso de recuperación.
Factor Inducible por Hipoxia-1 (HIF-1)
Los estudios e investigaciones con el objetivo de conocer en profundidad los mecanismos de estimulación y respuesta del gen de la eritropoyetina (EPO) endógena llegaron al conocimiento por Semenza y Wang en 1992. (5) de que existe un Factor Inducible por la Hipoxia-1 (Hypoxia Inducible Factor, HIF-1). El HIF-1 supone el auténtico regulador de los cambios que se generan en relación al estímulo hipóxico.
Dada la complejidad del HIF, del que se conocen 3 unidades y varias subunidades, vamos a simplificar el conocimiento actual al respecto incidiendo en aquellos datosque tienen o pueden tener relevancia con el rendimiento físico y por tanto con el rendimiento deportivo.
El Factor Inducible por la Hipoxia-1 es una proteína compuesta por 2 sub unidades: HIF-1a y HIF-1b. En una situación de Normoxia, la HIF-1a se degrada por hidroxilación y es destruida, mientras que cuando se encuentra en una situación de falta de oxígeno como es el caso de la hipoxia, la HIF-1a no se degrada, sino que uniéndose a la HIF-1b da lugar a la HIF-1 y es cuando realmente da lugar a la activación y estimulación de diferentes genes.
Los niveles de HIF-1 aumentan exponencialmente cuando disminuye la concentración de oxígeno a nivel tisular, con una curva, cuyo punto de inflexión se corresponde con la concentración de oxígeno normal en los tejidos humanos. Es decir, una normal concentración de O2 en un tejido, e incluso un aumento significativo de dicha concentración no van a dar lugar a variaciones en la concentración de HIF-1, pero una ligera disminución de la concentración de O2 tisular va a dar lugar a un aumento muy importante (no es una elevación lineal, sino exponencial) de la concentración de HIF-1, y con ello cambios en cascada por estimulación de los genes regulados por el HIF-1 y sus efectos posteriores. El Factor Inducible por la Hipoxia-1 (HIF-1) lo encontramos en prácticamente todos los tejidos humanos (en el cerebro, corazón, pulmones, hígado, músculo esquelético, etc.).
Genes estimulados por la Hipoxia a través del HIF-1
La Hipoxia da lugar a un aumento en los niveles de HIF-1, ya que en estas condiciones la destrucción de la molécula se ve disminuida, tal y como hemos referido con anterioridad. Esta disminución en la eliminación debido a la hipoxia, y no el aumento en la producción de HIF-1 es lo que da lugar a su incremento.
El HIF-1 actúa como el regulador principal en la expresión de los diferentes genes regulados por el oxígeno, y en este momento son más de 2 docenas los genes regulados por el HIF-1; sin embargo, parece que pueden ser muchos más, y será la evolución de la investigación y del conocimiento lo que nos irá permitiendo conocer más en profundidad todas las funciones del HIF-1 y por tanto todas las repercusiones del influjo hipóxico.
Principales Genes regulados por el HIF-1
Vamos a resaltar sólo aquellos que están directamente relacionados con el Rendimiento Deportivo, (6) y por tanto nos vamos a limitar a 4 funciones que consideramos esenciales, como son el Transporte de Oxígeno, el Aumento de la Capilarización, el Metabolismo Anaeróbico y la Proliferación Celular .
a. Transporte de oxígeno: Eritropoyesis y metabolismo del Hierro.
La estimulación de la eritropoyesis y del metabolismo del hierro va a dar lugar a un incremento en la producción de glóbulos rojos y hemoglobina, con lo que se potencia el transportede oxígeno de la sangre. Este aumento de los componentes sanguíneos interviene directamente en el metabolismo aeróbico, mejorando el Consumo Máximo de Oxígeno y la Resistencia Aeróbica. Ello supone una mejora del rendimiento en todos los deportesde una duración superior a los 2 minutos, así como una recuperación más rápida tras esfuerzos de cualquier intensidad, lo que de forma indirecta puede ayudar a mejorar también el rendimiento en deportes de corte anaeróbico, ya que esa mejora significativa de los tiempos de recuperación va a permitir aumentar el volumen y densidad del entrenamiento de alta intensidad, lo que va a traer consigo una mejora de ese tipo de rendimiento. Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Eritropoyetina (EPO). Eritropoyesis
•Transferrina. Transporte de Hierro
•Receptor de Transferrina. Absorción de Hierro
b. Transporte de oxígeno: Regulación vascular.
Con la estimulación y la potenciación de la redsanguínea capilar, se mejoran todos los procesos de transferencia y transporte que se producen entre el torrente sanguíneo y las células, dado que al aumentar la densidad capilar disminuye la distancia a recorrer. Así se ve mejorada la difusión del oxígeno y sustratos energéticos, así como la transferencia de calorentre el músculo (productor de calor) y la sangre (distribuidora de calor) lo que puede ayudar a regular mejor la temperaturacorporal. Este aumento de la capilarización y de la densidad capilar produce una mejora significativa del rendimiento; tanto es así, que incluso se piensa que en aquellos deportistas sometidos a un entrenamiento en altitud o en hipoxia artificial en los que no hay un aumento de los valores hematológicos, pero por contra sí que aumenta el rendimiento físico, este aumento del rendimiento físico puede estar relacionado con el aumento de la capilarización. Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Factor de Crecimiento del Endotelio Vascular (VEGF). Angiogénesis, formación de vasos sanguíneos
•iNOS. Producción de Acido Nítrico
•Endotelina 1. Regulador del Tono vascular
c. Metabolismo Anaeróbico: Absorción y Transporte de Glucosa y Glucólisis.
La potenciación del metabolismo anaeróbico como forma de hacer frente al descenso en la formación de energía por la vía aeróbica en situaciones de falta de oxígeno (hipoxia), va a dar lugar a una mejora del rendimiento físico en todas aquellas actividades deportivas de corta duración y alta intensidad. Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Transportador de Glucosa 1. Absorción de Glucosa
•Fosfofructoquinasa L y C. Glucólisis
•Lactato Deshidrogenasa A. Glucólisis
•Aldolasa A y C. Glucólisis
d. Proliferación Celular.
Entre otros, se estimulan los siguientes genes:
•Insulin-like Growth Factor 2 (IGF-2).
•Proteínas transportadoras 1 y 3 del Insulin Growth Factor (IGF)
Eritropoyetina (EPO)
La Eritropoyetina (EPO) es una hormona glucoproteica cuya función principal, es la regulación de la producción de glóbulos rojos de la sangre y con ello todos los procesos relacionados con la formación de energía por vía aeróbica. Esta función tan importante para el mantenimientode la vida y del bienestar, es lo que ha dado lugar a un gran desarrollo en el conocimiento de la eritropoyetina_EPO y a que desde hace tiempo se haya conseguido sintetizarla mediante técnicas recombinantes.
Aun así, todos los esfuerzos realizados para conocer en profundidad los procesos de síntesis y regulación, así como los efectos de la Erythropoietina (EPO) no han tenido en todos sus casos resultados definitivos. Todavía existen lagunas de conocimiento cuando nos referimos a esta hormona, y en los últimos tiempos hemos conocido importantes avances en su regulación a través del Factor Inducible por la Hipoxia (HIF), y en sus funciones aparte de la estimulación de la formación de eritrocitos.
Su principal función es por tanto el mantenimiento de la capacidad de transporte de oxígeno, pero últimamente también se ha visto que actúa a otros niveles. Se han encontrado receptores de EPO en tejidos no hematopoyéticos. Así el efecto de EPO a nivel de Sistema Nervioso Central (SNC) tiene un efecto neurotrófico y neuroprotector, previniendo la muerte de las neuronas ante el estímulo hipóxico o del glutamato; este efecto neuroprotectivo ha sido confirmado en investigación clínica, en pacientes con infarto cerebral agudo. Con respecto a la acciónde la Eritropoyetina (EPO) sobre los vasos sanguíneos, estimula la angiogénesis y la producción de endotelina y otros mediadores vasoactivos. Igualmente existen receptores de EPO en los cardiomiocitos y uno de los focos de investigación es su papel protector del miocardio.
A pesar de que en ocasiones podamos ver algún trabajoque llega a conclusiones diferentes, podemos decir que los valoresnormales de Eritropoyetina_EPO presentan una cierta variabilidad a lo largo del tiempo y tiene un ritmo circadiano (ciclo biológico que presenta oscilaciones a lo largo de las 24 horas del día y se repite diariamente) con valores máximos entre las 4 de la tarde y 10 de la noche, junto con valores mínimos en las primeras horas de la mañana.
Regulación
La regulación de la producción de Eritropoyetina (EPO) se realiza en base a los cambios que las variaciones del oxígeno producen en el llamado Factor Inducible por la Hipoxia (HIF).La hormona es muy sensible a los cambios en la disponibilidad de oxígeno en los tejidos y sus niveles están finamente mantenidos por los cambios en el nivel de oxigenación mediante el clásico feedback:
•Un aumento en la oxigenación de los tejidos, lo que está en relación con unos niveles altos de hemoglobina en sangre, junto con una concentración de oxígeno en el aire ambiente normal, va a dar lugar a una inhibición en la síntesis de Eritropoyetina (EPO) y a una disminución de sus valores en sangre, ya que ese aumento en la oxigenación es interpretado por el Sistema Nervioso Central como un exceso a corregir, y dado que no puede modificar la concentración de O2 del aire ambiente, la respuesta es una disminución en la producción de EPO que da lugar a una disminución en la síntesis de Hemoglobina, con lo que si persiste esta situación, a medio plazo nos vamos a encontrar con un descenso de la Hemoglobina y del resto de parámetros relacionados con la serie roja, como hematíes y hematocrito. Es lo que sucede tras una estancia prolongada en altitud, o tras la utilización de EPO recombinante, que provoca un incremento de todos los parámetros hematológicos relacionados con el transporte de O2 en una relación dosis-dependiente. En ambos casos se objetiva una disminución en los niveles de eritropoyetina circulante y de la eritropoyesis.
•La disminución en la oxigenación de los tejidos, que viene dada por la hipoxia (natural por la altitud, o artificial mediante diferentes aparatos productores de hipoxia, como los Hypoxicator de Go2Altitude o Altipower) o por un estadoanémico o una hemorragia en el que se produce una disminución del contenido de hemoglobina, da lugar a la estimulación en la síntesis de EPO. El aumento en la concentración de Eritropoyetina (EPO) va a ser tanto más rápido cuanto mayor sea el grado de hipoxia, o lo que es lo mismo, cuanto mayor sea la altitud, bien sea real o simulada. Este aumento de la concentración de EPO estimula la producción de Hemoglobina, y si se mantiene en el tiempo dará lugar a cambios hematológicos que se traducen en un aumento de la capacidad de transporte de oxígeno y con ello en una mejora del rendimiento físico proporcional al aumento de la hemoglobina
Respuesta Individual
Existen muchos estudios realizados en los que se relaciona la hipoxia o la altitud con la estimulación de la Eritropoyetina (EPO), tanto en animales como con humanos.
Si tomamos como referencia las diferentes publicaciones en las que se relaciona la exposición aguda a la hipoxia y la evolución de la eritropoyetina endógena en hombres, vemos una gran diversidad de resultados, que en gran parte podrían estar relacionados con la respuesta individual a la hipoxia. O que ante el mismo estímulo hipóxico haya personas que aumentan la producción de Eritropoyetina y otras personas no sufran prácticamente variaciones significativas.
Así, en relación a la hipoxia y a su estimulación, se habla de respondedores y no-respondedores. Sabidas las grandes variaciones individuales en la respuesta a la altitud, el problema está en cómo identificar el tipo de respuesta que va a tener cada persona. Entretanto no consigamos diferenciar los respondedores de los no respondedores, vamos a seguir con dudas en cuanto a los efectos reales y prácticos de la hipoxia y la altitud sobre aspectos concretos relacionados con el rendimiento físico.
Tiempo Mínimo de Estimulación
La estimulación de la producción de Eritropoyetina está en relación con la Carga Hipóxica, que podríamos denominar así al conjunto de la intensidad de la hipoxia junto con la duración del estímulo hipóxico.
Entre los diferentes estudios publicados al respecto, podemos ver por ejemplo, cómo a los 84 minutos de exposición a una altitud de 4000 metros se objetiva un aumento significativo en los niveles de EPO en sangre. Lógicamente al bajar esa altitud a 3000 metros, se necesita un mayor tiempo de exposición para alcanzar la misma Carga Hipóxica y obtener aumentos significativos de EPO, y en este caso son 114 minutos los necesarios para producir una estimulación suficiente. En la misma línea, vemos que 6 horas de exposición a una altitud simulada de 1780 metros dan lugar a un aumento significativo (en torno al 30 %) de los niveles de Eritropoyetina.
Con todos estos datos obtenidos de diferentes estudios de investigación publicados en la literatura científica, podemos obtener un gráfico en el que relacionamos el nivel de altitud (hipoxia) con el tiempo necesario para producir un estímulo suficiente como para generar un aumento significativo de EPO.
Pico Máximo de Eritropoyetina
Igualmente en función de la Carga Hipóxica (relación entre el tiempo de la exposición a la altitud y del grado de hipoxia), vemos que para alcanzar el pico máximo de eritropoyetina se precisa cada vez más tiempo. Es decir una Carga Hipóxica pequeña pero suficiente como para producir una estimulación de la producción de Eritropoyetina, va a dar lugar a un pico máximo de EPO en poco tiempo, mientras que una gran Carga Hipóxica va a dar lugar a que el pico máximo de EPO tarde más tiempo en producirse.
Es lo que vemos en el trabajo Rate of erythropoietin formation in humans in response to acute hypobaric hypoxia (7) en el que se ve cómo a mayor altitud (4000 m) se consiguen valores más altos de eritropoyetina, y que la mesetase consigue más tarde en el tiempo si lo comparamos con la estancia a 3000 m. Igualmente se ve que en el caso de los participantes en el estudio a 4000 metros a los que se continuó estudiando la evolución de la eritropoyetina, los valores de EPO continúan aumentando después del fin de la hipoxia, alcanzando el pico máximo prácticamente 3 horas después del fin de la exposición a la altitud.
Incluso en función del nivel de hipoxia y del tiempo de exposición podemos encontrarnos con que la evolución positiva de la EPO endógena continúe a pesar del fin de la hipoxia.
Evolución de la Respuesta
Cuando en lugar de una exposición aguda a la hipoxia, realizamos exposiciones más largas o incluso crónicas, la evolución de la respuesta responde al mismo patrón, que puede variar ligeramente en cuanto a tiempo o intensidad en función del grado de Hipoxia. El patrón es un aumento rápido de los niveles de EPO circulantes, que al cabo de unas horas o días van disminuyendo hasta volver a los niveles iniciales, independientemente de la altitud real.
Una alternativa a la estabilización en la estimulación de la EPO endógena sería el ir aumentando la hipoxia de forma progresiva, de manera que una vez que se vaya a llegar a un nivel de estabilización, se aumente el grado de hipoxia. De esta forma se podría conseguir un mantenimiento elevado de los niveles de EPO circulante durante más tiempo. No hay por el momento protocolosespecíficos de este tipo de trabajo, y dada la variabilidad en la respuesta individual a la hipoxia que hemos citado con anterioridad, no será fácil llegar a conclusiones definitivas.
Alternativas al Modelo de Respuesta
Hay quienes postulan que una gran parte del efecto de la hipoxia viene dado por las respuestas que genera en el organismo la alternancia entre hipoxia y normoxia, más que por un mantenimiento de la hipoxia. Ello podría estar en la base de una respuesta mantenida de la Eritropoyetina.
La hipoxia intermitente sería una forma de evitar esa estabilización y vuelta a la normalidad de los niveles de EPO endógena que vemos que se produce en una hipoxia o altitud mantenida. Y se podría tener una mejora añadida en este sentido de estimulación de la EPO endógena si fuéramos capaces de combinar la intermitencia de la hipoxia, junto con un grado de hipoxia progresiva en el tiempo. Sería una forma de combinar la progresividad en la hipoxia y la intermitencia.
Claves del Entrenamiento de Hipoxia Intermitente
Las expectativas iniciales en cuanto a la influencia positiva de las estancias en altitud en la mejora del rendimiento físico a nivel del mar se difuminaron relativamente, por lo que se ha producido en los últimos años una evolución de las propuestas de entrenamiento hipóxico. De la fase inicial en la que se realizaban estancias en altitud real, lo que supone una hipoxia contínua (vivir y entrenar en altitud), se pasó a la propuesta realizada en 1997 por Levine y Stray-Gundersen de vivir en altitud y entrenar a nivel del mar (Live hight-training low, LHTH) (8) con lo que se introducía el concepto de hipoxia intermitente.
La hipoxia intermitente supone por tanto el hecho de dormir en una situación de hipoxia (bien natural o artificial), o la realización de hipoxia intermitente en períodos de tiempo muy cortos aunque a una gran altitud simulada porque para algunos autores lo más beneficioso no es solamente el tiempo de hipoxia, sino las fases de cambio entre hipoxia y normoxia ya que la alternancia supone un estímulo añadido. Apoyando esta teoría del estímulo de la alternancia, encontramos un estudio publicado por Balestra y col en el Journal of Applied Physiology 2006 titulado Serum erythropoietin levels in healthy humans after a short period of normobaric and hyperbaric oxygen breathing: the normobaric oxygen paradox, (9) donde el paso de hiperoxia normobárica a normoxia supone un estímulo para la producción de Eritropoyetina, lo que hace pensar que el estímulo no es en exclusiva la hipoxia en términos absolutos, sino que la disminución relativa de la concentración de oxígeno también estimula la producción de EPO. Es decir, la cadena de efectos derivada de lo que podemos denominar estímulo hipóxico (HIF y todas las reacciones en cascada posteriores) no está ligada en exclusiva a bajas concentraciones de oxígeno o hipoxia (por ejemplo la respiración de aire hipóxico con una concentración de oxígeno del 12%), sino que también se produce un estímulo del mismo signo al disminuir la concentración de oxígeno del aire inspirado (por ejemplo al pasar de un aire hiperóxico al 100% a un aire normóxico con una concentración de oxígeno del 21%).
Esta evolución en el planteamiento del entrenamiento hipóxico (la realización de hipoxia intermitente) y las dificultades que plantea su realización en un medio natural (continuos desplazamientos entre altitud media-alta y altitud baja o nivel del mar) es lo que dio lugar a un gran desarrollo de los sistemas de hipoxia artificial.
A pesar de que en los últimos tiempos la realización de hipoxia intermitente ha demostrado una efectividad cara al rendimiento a nivel del mar, superior a otros métodos de entrenamiento hipóxico (como las estancias en altitud) debido a que de esta forma se mantiene el estímulo de entrenamiento físico a un nivel adecuado, se observa que existe una gran variabilidad de resultados entre diferentes personas sometidas al mismo tipo de
entrenamiento hipóxico o de estancia en altitud, lo que ha dado lugar al estudio de las respuestas individuales a la hipoxia, (10)estableciéndose por Chapman y col en 1998 el concepto de Respondedores y No Respondedores.
4. DISCUSIÓN
El organismo humano tiene una gran capacidad de adaptación, siendo capaz de modificar su actividad y funciones en relación a cambios que se producen en el medio interno, que pueden tener su origen o estar influenciados por cambios en el medio externo. Esta capacidad de adaptación está en la base de las modificaciones que dan lugar a la mejora del rendimiento físico con el entrenamiento.
El entrenamiento físico provoca a una serie de modificaciones del medio interno, y la adaptación del organismo da lugar a la mejora de su respuesta ante el mismo estímulo, que al fin y al cabo es lo que conocemos como el fenómeno de la sobre compensación.
De la misma forma, el organismo humano que tiene un funcionamiento básicamente aeróbico, está habituado a "trabajar" en unas condiciones estándar en cuanto a concentraciones de oxígeno del aire, concentraciones de oxígeno en sangre, siendo muy sensible a cualquier variación en este sentido. Ante cualquier cambio, se producen una serie de mecanismos de adaptación que intentan contrarrestar las diferencias iniciales.
Ante un cambio en el medio interno como es una disminución del aporte de oxígeno a los tejidos, bien sea por una disminución del contenido de oxígeno del aire que respiramos, o por problemas respiratorios que limitan el paso de aire a nivel bronquial (Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica, EPOC), la adaptación del organismo viene dada por un aumento del Factor Inducible por la Hipoxia (HIF) que da lugar a la estimulación de diferentes hormonas, proteínas, entre ellas la Eritropoyetina y caso de que se mantenga este aumento del HIF, a medio-largo plazo se producirá un aumento del contenido de hemoglobina en sangre para aumentar la capacidad de transporte de oxígeno y limitar de alguna manera los efectos de la insuficiencia a nivel respiratorio. Igualmente a nivel capilar existe una proliferación para mejorar el aporte de oxígeno a los tejidos e igualmente a nivel celular se produce una mejora a nivel de los procesos de formación de energía, con lo que mejora la eficiencia energética.
Por tanto la adaptación a medio-largo plazo del organismo frente a la hipoxia, no se limita a un aumento de los parámetros sanguíneos, sino que se producen cambios a muchos niveles y todos ellos van dirigidos a mejorar el aporte de oxígeno a los tejidos, así como su utilización. Lógicamente estos cambios no se producen de forma aguda, sino que precisan un tiempo más o menos largo para que terminen de estabilizarse, y ese plazo de tiempo requerido es variable para los diferentes tipos de adaptación. Es lo que ocurre con los habitantes de ciudades que se encuentran en altitud, en los que tras varias generaciones que han nacido y vivido en altitud, vemos un aumento del contenido de hemoglobina, aumento que es proporcional al grado de altitud de residencia. Tomando datos de diferentes estudios publicados de parámetros hematológicos en poblaciones andinas, se observa el aumento del hematocrito con la altitud de residencia.
Por tanto para que puedan producirse esas adaptaciones deseadas y que dan lugar a una mejora del rendimiento físico, el estímulo hipóxico debe mantenerse a lo largo del tiempo, y al igual que sucede con las bases del entrenamiento físico, el entrenamiento hipóxico debe cumplir una serie de principios, como son:
•Principio de la Individualidad, por el que la respuesta a la hipoxia no es la misma en todas las personas, a pesar ser sometidas al mismo estímulo. A raíz de estas variaciones individuales se está hablando de Respondedores y No Respondedores a la Hipoxia.
•Utilización de Índices de Carga lo más fiables posibles. Con el fin de conocer la carga hipóxica, debemos utilizar índices de volumen e índices de intensidad. La correcta elección del índice más adecuado nos va a permitir conocer mejor y por tanto regular, progresar, recuperar mejor el entrenamiento hipóxico.
•Principio de Sobrecarga. Hay que superar un umbral de carga hipóxica para estimular al organismo, por debajo del cual no habrá prácticamente ninguna respuesta.
•Principio de Adaptación. Tras una carga, el organismo reacciona ante el estímulo, generando una adaptación con el fin de que la misma carga absoluta sea cada vez menos agresiva para el organismo. Caso de que la carga hipóxica sea elevada, es preciso un cierto tiempo de recuperación (normoxia) que permita al organismo asimilar la carga precedente.
•Principio de Progresividad. Debe existir una progresividad de la carga hipóxica, si se pretende tener una mejora progresiva. Al igual que en el caso del entrenamiento físico, una carga hipóxica idéntica termina por no ser un estímulo suficiente para el organismo. Esta continuidad y progresividad es lo que da lugar a la mejora de la adaptación del organismo.
A lo largo de este trabajo hemos intentado dar una serie de claves que a nuestro juicio son importantes a la hora del entrenamiento hipóxico y que su no cumplimiento podría estar explicando en parte al menos, la falta de respuesta positiva desde el punto de vista del rendimiento físico al estímulo hipóxico.
Parece que el deporte necesitará sofisticadas tecnologías para combatir el abuso de drogaspor los atletas. Es probable que atletas "limpios" sigan compitiendo contra otros que ponen en riesgosus vidas en la búsqueda de ser los más rápidos, altos y fuertes del mundo. Karen Birchard The Lancet, volumen 356, número 9234, 16 Septiembre 2000
Fuente: Marianela Colombo
Universidad Católica de Córdoba
Cátedra Química III
Junio, 2007
Córdoba. Argentina. Junio, 2007
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