25/09/2009

Curso de entrenamiento MEDS

Jorge Cajigal M.Sc.

Temario: Bioenergtica de los deportes Sistemas energticos Sustratos energticos Metabolismo del lactato

Factores limitantes en la capacidad y potencia aerbica VO2 max Umbral Anaerbico Eficiencia Mecnica

Factores limitantes en la capacidad y potencia anaerbica Valoracin del trabajo anaerbico Dficit de O2

Zonas y mtodos de entrenamiento

1

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Clula Muscular

HIGADO

glucgeno glucosa

CELULA MUSCULAR glucgeno glucosa 6-P PCr

ATP lactatoADIPOSITO

piruvato

TAGglicerol AGL

ciclo de Krebs

H2O CO2

O2TAG---AGL

aa

2

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Sustratos y fuentes encargados de la RESINTESIS de ATP

SUSTRATOS:

MECANISMOS:

CHO LIPIDOS PROTEINAS

AERBICO ANAERBICO FOSFAGENOS GLICOLTOCO

Tasa de resntesis de ATP/s

Fosfgenos Gliclisis anaerbica

Aerbico

15

30

60

180

Tiempo (s)

3

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FUENTES DE ENERGIA EN ATLETISMO (% DEL TOTAL) AER100 90 80 70 % del max 60 50 40 30 20 10 0 ANA LAC ANA FOSF

la nz am ie

Proporcin de las fuentes energticas en diferentes deportes

andinismo boxeo esgrima esqui alpino futbol arquero futbol del futbol medio gimnasia handbol judo nado sincron pesas rugby taekwondo tenis triatlon olim voleibol

AER 98 50 20 20 1 40 50 10 50 33 30? 1 30 33 20 95 30

ANA LAC 1 25 5 40 1 15 25 10 25 33 40? 4 40 33 5 3 0

30 0

ANA FOSF 1 25 75 40 98 45 25 80 25 33 30? 95 30 33 75 2 70

00 0 m ar at on

st pl

nt os

sa lto s

20 0

80 0

10 0

40 0

00

15

50

00

10

0

4

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Fosfgenos

Cr + ATP ==== PCr + ADPCK (delta G= -10,3 Kcal(mol) Kcal(mol)

ATP intracelular de reserva

Lactato, PCr y ATP i

5

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Regeneracin de PCr en funcin del tiempo de recuperacin post ejercicio 60 s al mximoresntesis de PCr

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 30 60 90 tiempo (s) 120 150 180

% resntesis

6

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Gliclisis: Gliclisis: 10 enzimas

glucose + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi----- 2 pyruvate + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O Ver animacin en marcadores de firefox: http://www.1lec.com/Biochemistry/How%20Glycolysis%20Work/index.html

GliclisisGLUCOSA 2 ATP PFK NAD + H2 = NADH2 4 ATP BN= 2 ATP (3ATP glu3-P) glu3-

PIRUVATO

36 ATP

Acetil CoA

O2CO2 + H2O

7

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GliclisisGLUCOSA 2 ATP PFK NAD + H2 = NADH2 4 ATP BN= 2 ATP (3ATP glu3-P) glu3-

PIRUVATO + H2

LACTATOO2

Acetil CoA

At a physiological pH, lactic acid (pK=3.8) is almost fully dissociated to protons and lactate anions

8

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Evidencias actuales sobre metabolismo del lactatoJorge Cajigal MSc

Primera nocin del cido lcticoLouis Pasteur 1850 Retcher WM, Hopkins FG. Lactic acid in amphibian muscle. J Physiol 1907; 35: 247-309

A. V. Hill 1929

When excised frog muscles were stimulated to contract, lactate accumulated and fatigue ensued. When fatigued muscles were placed in oxygen-rich environments, lactate disappeared.

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Lactato en la historia Desecho metablico (1850 1950) Responsable de la acidosis metablica (1850 1968 - 2001) Metabolito inductor de fatiga muscular (1929 1999) Concentracin en sangre = produccin (1907 1984) 1984) Indicador de capacidad anaerbica (1950 1995)

Cintica del lactato post-ejercicio maximal.(Juel, 1997)

45 Lactato (mM/l de agua) 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Ejercicio

Recuperacin

Msculo Plasma venoso Plasma arterial Eritrocito

-3

0

2 7 Tiempo (m)

13

18

10

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Produccin y recambio de lactato(Bangsbo, 1998)

Arteria femoralFlujo sanguneo: 4.3 l/m

4.1 l/m

37mM/lCuadriceps

9.0 mM/l

Vena femoral 8.7 mM/l

Lactato: 5.0

mM/l0.2 l/m

Isquiotibiales/adductores

2mM/l

3.5 mM/l

Transportadores de lactato MCTClula muscular Medio externo Medio interno

H+C CProtena transportadora

H+ LacC H+ C H+Lac-

LacH+C H+Lac- C

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Transporte de lactato MCT Se han identificado 14 isoformas (desde 1986) MCT1 y MCT4 en msculo esqueltico MCT1 slo en msculo cardiaco MCT 2 en msculo esqueltico (?) MCT3 en tejido nervioso

Entrenamiento y MCT 1-4 1(Bonen, 2004) Bonen,Cambios en la cintica de lactato por modificacin MCT depende de:

Volumen Intensidad Frecuencia

12

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Transporte de lactato (Brooks, 2007) Transporte entre clulas Intercambio entre fibras I II Transporte asociado a glutamato en SNC Msculo corazn Msculo hgado (gluconeognesis)

Transporte intracelular: oxidacin mitocondrial (mitochondrial lactate oxidation complex) Sustrato gluconeognico Seal intracelular Incrementa produccin de ROS y regula 673 genes responsables de adaptacin muscular, translocacin de MCT 1 y biognesis mitocondrial (Brooks, 2007)

IIA

I IIX

13

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Relacin Lactato y H+ Causa efecto? (Wassermann, 1990)Lactato (mmol/L)

H+ (mmol/L)

FUENTES DE PRODUCCIN DE H+i

Hidrlisis ATP Gliclisis (cido Lctico???)

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TRANSPORTE DE H+ Lac / H+ Na+ / H+ HCO3- / H+

Efectos intracelulares de los H+ en el msculo (Rogberts, 2005) Alteracin del acoplamiento troponina Ca++:DISMINUCION DE FUERZA Aumento de la concentracin de Ca++ intracelular: DISMINUCION DE LA CAPACIDAD DE RELAJACION Alteracin en la actividad mitocondrial

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Efectos del incremento de H+ en LEC:

Estimulacin de terminaciones libres:

DOLOR

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MCT1

Peroxisome proliferator activated-receptor coactivator-1 (PGC1)

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Lactato y aumento en la expresin de 673 genes(disminucin en 3 genes)

1 hora: Up-regulation de genes asociados a metabolismo de glucosa y gluconeognesis Down-regulation genes asociados a metabolismo de lpidos (LDL) 6 horas: Up-regulation de genes responsables de biognesis mitocondrial Down-regulation de cAMP-dependent protein kinase inhibitor beta Up-regulation de genes asociados a transporte, estrs oxidativo, apoptosis, crecimiento celular y seales de Ca++

19

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Lactato: metabolito intermediario

GLICOLISIS

LACTATO

MITOCONDRIA

Revisin bibliogrfica (Sport Medicine, 2006)

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Mecanismo de resntesis de ATP aerbico

Masa eritrocitaria

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Haile Gebrselassie es el nuevo rey del maratn: 2:04:2634 aos, 1.64 metros de estatura y 53 kilogramos

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De qu factores biolgicos depende el rendimiento aerbico?VO2max(Coyle 1996)

Umbral Anaerbico

Eficiencia Mecnica

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Consumo de O2 VO2 Absoluto VO2 Relativo

L/min

ml/min/kg

VO2 R = VO2 A PC

VO2 max relativo en deportistas90 Fondo Ftbol Bsquetbol Voleibol Gimnasia 35

12

26

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Ejemplo con masa corporal y VO2 max. max.Sujeto mujer VO2 max A= 3000 ml/min. Condicin A: Masa= 60 kg; % grasa= 20% (12 kg) VO2 max Relativo = 50 ml/kg/min

Condicin B: Masa= 56 kg; % grasa =17% (3%, 9.5kg) VO2 max relativo = 53 ml/kg/min (+6%)

Aerobic endurance training improves soccer performanceMed Sci Sports Exerc. 2001 Nov;33(11):1925-31 Helgerud J, Engen LC, Wisloff U, Hoff J.

Nineteen male elite junior soccer players, age 18.1 +/- 0.8 yr training group (N = 9) and the control group (N = 10) interval training, four times 4 min at 90-95% of maximal heart rate, with a 3-min twice per week for 8 wk

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Resultados:Se encontr un incremento en: 11% VO2 max (58,1 64,3 ml/kg/min) 18 % el Umbral Anaerbico 20 % la distancia cubierta en partido 23 % el desempeo con el baln 100 % el nmero de sprintHelgerud J, 2001

Factores limitantes del Consumo de oxgeno (VO2)

VO2 = VE x (FIO2-FEO2)

VO2 = Q x a-v O2

Ecuacin de Haldane

Ecuacin de Fick

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Adaptaciones al entrenamiento de resistencia aerbicaAdaptaciones Centrales

Adaptaciones Perifricas

Trabajo ventilatorio y rendimiento fsico

Harms et al. (1998) J. Appl. Physiol. 85 (2): 609618

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Trabajo ventilatorioVO2VENT Alta Int. VO2VENT Int. moderada VO2VENT Reposo

2% VO2max

3-5% VO2max

10-18% VO2max

Intensidad del ejercicio

Dispositivo de Espacio Muerto (DEM)CO2 O2

30

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Protocolo del estudio

Espirometra

Ergoespirometra

Distancia mx.30min

ResultadosCON-pre FVC (L) FEV1 (L) MVV10 (Lmin-1) VO2max (mlkgmin1) VEmax (Lmin-1) VEVO2-1 max MAV (kmh-1) VO2 AT (mlkgmin1) VE AT (Lmin-1) VEVO2-1 AT Endurance test (m) 5.1 1.2 4.2 0.9 178.3 55.3 47.3 11.9 112.1 28.1 34.2 4.2 14.2 2 33.4 7.5 51.9 18 24.3 4.3 5190 835 CON-post EXP-pre EXP-post

4.9 0.7 5.1 0.9 5 0.9 4.1 0.6 4.3 0.7 4.2 0.7 188.2 30.6 178.3 183 38.8 56.8 29.3 57.6 9.6*** 10.2** 49.3 7.1 121.7 30.5 123.5 111.7 32 5.2 21.9* 26.9 15.3 1.2*** 33.2 3.5 34.7 6.5 38.9 5.4*** 15.1 2.1* 14 1 58 12.8 36.4 6.5 32.7 5.5 23.3 3.3** 58.6 15.4 54.7 5889 23.5 2.3 15.4 575*** 5398 879 25.6 3.6 5395 490

31

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Resultados: Ergoespirometra mximaPRE POST45

VO2 AT (ml*kg-1*min-1)

40 35 30 25 20 CON

***

EXP

VO2 UAn (mlkg-1min-1) (Prom. DE). PRE pre-entrenamiento, POST postentrenamiento, CON grupo control, EXP grupo experimental, ***p < 0,001. Datos obtenidos por medio de ergoespirometra (CON n = 4 mujeres y 4 hombres; EXP n = 5 mujeres y 8 hombres).

Ergoespirometra mximaPRE POST30

VE*VO2-1 AT

25

**

20

15 CON EXPEquivalente ventilatorio del umbral anaerbico (Prom. DE). PRE preentrenamiento, POST post-entrenamiento, CON grupo control, EXP grupo experimental, **p < 0,01. Datos obtenidos por medio de ergoespirometra (CON n = 4 mujeres y 4 hombres; EXP n = 5 mujeres y 8 hombres).

32

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Evaluacin de capacidad aerbica a6500

PRE POST

Distance in 30 min (m)

6000 5500 5000 4500 4000 CON

***

EXP

Distancia mxima recorrida en 30 minutos (Prom. DE). PRE pre-entrenamiento, POST post-entrenamiento, CON grupo control, EXP grupo experimental, ***p < 0,001. Datos obtenidos por medio de evaluacin de capacidad aerbica (CON n = 4 mujeres y 3 hombres; EXP n = 5 mujeres y 8 hombres).

b Distance in 30 min (m)1100 900 700 500 300 100 -6 -4 -100 -2 -300

CON (r = 0.45; p > 0.05)

EXP(r = 0.69; p < 0.01)

2

4

6

8

10

12

1.5

4.0

6.5

9.0

11.5

14.0

-1 -1 VO2 AT (ml*kg *min )

-1 -1 VO2 AT (ml*kg *min )

Correlacin entre los cambios () de distancia mxima recorrida en 30 min y el VO2 (mlkg-1min-1) del UAn en el grupo experimental post-entrenamiento. Datos obtenidos por medio de evaluacin de capacidad aerbica (EXP n = 5 mujeres y 8 hombres) y ergoespirometra (EXP n = 5 mujeres y 8 hombres).

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Resultados: cambios en la VE durante prueba la progresivaPRE POST150 125

CON150 125

PRE POST

EXP

VE (L*min -1)

VE (L*min-1)

100 75 50 25 6 8 10 12 14-1

100 75 50 25

*

*

**

16

18

6

8

10

12

14

16

18

Run velocity (km*h )

Run velocity (km*h -1)

Means of VE by each run velocity during maximal incremental test before (PRE) and after (POST) training period. CON control group, EXP experimental group. Different from baseline * p < 0.05, **p < 0.01.

ResultadosPRE POST45

VO2 AT (ml*kg-1*min-1)

40 35 30 25 20 CON

***

EXP

a6500

PRE POST

Distance in 30 min (m)

6000 5500 5000 4500 4000 CON

***

EXP

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Reflejo metablico Eferencias simpticas

vasoconstriccin Trabajo respiratorioDempsey et al. (2006) Respiratory Physiology & Neurobiology. 151: 242250

Biognesis mitocondrial

35

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Disfuncin mitocondrial Disminucin en rendimiento aerbico Sarcopenia Colesterol y TG elevados Dao endotelial Obesidad Hipertensin Diabetes ECV Degeneracin neural CncerParish et al, 2005; Linn et al, 2006; Beckman et al, 1998

36

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PGC1

Eficiencia de la Fosforilacin oxidativa

Conley et al, 2007

37

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Incremento en la capacidad fosforilativa por mitocondria en adultos mayores: efecto de 6 meses de entrenamiento aerbicoAcumulacin irreversible de DNAmt mutado? (Wallace et al, 2005

Conley et al, 2007

Intensidad del ejercicio fsico en funcin del VO2 max6000 5000

VO2 (L/min)

4000 3000 2000 1000

?

0 100 130 160 190 220 250 280 310 340 370 400 430 460

Potencia (Watt)

38

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AntecedentesVO2 (L/min)VO2 max VO2 max

Umbral Anaerbico

McArdle

Sanos Adaptado Wasserman, 1994

AntecedentesVO2 (ml/min/kg)

[lactato] (mmol/L) Adaptado Wasserman, 1994

39

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Cajigal & Behn, 200416

Soldados NA - Arica

25

Soldados NA - Putre

diferencia de lactato (mmol/L)

14

2012 10 8 6 4 2 0 30 35 40 45 50 55 60

15

10

r=0.62 p0.05 n=1530 35 40 45 50

0

diferencia de lactato (mmol/L)

16 14 12 10 8

Soldados A - Arica

18 16 14 12 10 8

Soldados A - Putre

6 4 2 0 30 35 40 45 50 55

r=0.08 p>0.05 n=15

6 4 2 0 30,00

r=0.60 p 50 r/min.) SENSACION DE MALESTAR Y DOLOR TIEMPO MAXIMO ENTRE 12 A 60 min.

46

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UL sujetos entrenados y no entrenadosLactato sangre (mmol/L) 12,0

Sedentario 4.0

entrenado

muy entrenado

50

70

85 100 % del VO2 max

UL sujetos entrenados y no entrenadosLactato sangre (mmol/L) 12,0

Sedentario 4.0

entrenado

muy

entrenado

10

15

18 Velocidad Km/h

47

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EjercicioDos sujetos presentan diferencias importantes en el VO2 max y su UAn. Cual de los dos presentara un mayor rendimiento aerbico? (ambos tienen igual EM)

SUJETO VO2 max Uan (%)(ml/Kg/min)

VO2 UAn

A B

55 63

78 60

42.937.8

3- LA EFICIENCIA MECANICAEM=VO2 total(Kcal)/Trabajo(kcal)

48

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EFICIENCIA MECANICA BIOLOGICA (ECONOMIA)25% ENERGIA MECANICA ENERGIA CALORICA 75%

Eficiencia Mecnica (y economa del esfuerzo) Capacidad de trasformar la Eq de los alimentos en Ec (o Trabajo Mecnico) Es el punto de unin entre la Fisiologa del Ejercicio y la Biomecnica EM puede ser mejorada por: Equipamiento (tecnologa deportiva) Tcnica (y estilos)

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Eficiencia mecnica y VO2 max. triatleta masc.600008-04-97 22-11-97

5000

VO2 (ml/min)

4000 3000 2000 1000 0 100 130 160 190 220 250 280 310 340 370 400 430 460+7% EfMec +2% VO2 max

watt

Capacidad y Potencia Anaerbica

50

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VO2 ml/Kg/min 105 150% 2 min 84 70 56 42 120% 5 min 100%

Dficit de O2

VO2 max

12 min 80% 60% 2 a 9 horas 30 a 90 min UAn

Adaptado por J Cajigal, 2009 Datos no publicados

Planificacin del entrenamiento aerbico - anaerbico Zonas de entrenamiento

51

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Determinacin de zonas de entrenamiento1- R 2- A1 3- A2 4- A3 5- G1 6- G2 7- F1 8- F2(regeneracin) (base)(UL) (VO2 max) max)

(cap glicoltica) glicoltica) (pot glicoltica) glicoltica) (cap fosfgenos) fosfgenos) (pot fosfgenos) fosfgenos)

Determinacin de las zonas de entrenamientoZona aerbica R A1 A2 A3FC % max

Lactato

(real o 220-edad) Mmol/L

Tiempo min.Cont: 20-90 Cont: 40-180 y + Cont o frac 10 a 60 Cont o frac 3 a 20

8

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Dinmica de la recuperacin. RC (Recup. Compl.) Recup. Compl.) reposicin de PCr eliminacin H+ (buffer) > metabolizacin de LACTATO mayor CALIDAD sobrecompensacin a nivel ENZIMATICO Ejm TPOS: 3-5- 7min

RIC (Recup. Incompl.) Recup. Incompl.) reposicin parcial de PCr baja eliminacin H+ < metabolizacin de LACTATO menor CALIDAD sobrecompensacin a nivel BUFFER Ejm TPOS: 30s a 3 min

Formas de entrenamiento de la Resistencia Aerbica1- Trabajo Continuo (R, A1, A2, A3) A3) Ritmo constante Ritmo variado Progresivo Cambios de ritmo (Cross country, Fartlek)

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2- Trabajo Fraccionado (A2, A3.L1, L2 y V) V)Intervalos o repeticiones: repeticiones: Ritmo constante Tiempo fijo Distancia fija

Ritmo variado Tiempo variado Distancia variada

Pausa variada o fija (macropausa y micropausa) (macropausa micropausa) Ejm: entrenamiento de intervalos, piramidal Ejm: creciente o decreciente, de tempo, de pausa activa.

Planificacin Anual Triatln 2002ENEROEne-01 Ene-02 Ene-03 Ene-04 Ene-05 Feb-01

FEBREROFeb-02 Feb-03 Feb-04 Mar-01

MARZOMar-02 Mar-03 Mar-04

COMPETICION C1COMPETENCIAS PREPARATORIAS FUNDAMENTALESVIA CONCEP LICAN RAY VILLARICA

TRANS C3 C4 R

C2

R

PREPARATORIO GENERAL ESPECIFICO ACUM1 ACUM2 ACUM3 DESC ESP1 ESP2 DESCVILLA ALEMANA

PERIODO PREPARACION EN ALTURA

VOLUMEN

INTENSIDAD

TRAB TECNICO RESISTENCIA AEROBICA A1 % A2 % A3 %

40 50 10

50 40 10

90 10 0

30 50 20

50 40 10

100 0 0

90 10 0

90 10 0

80 15 5

80 15 5

70 25 5

60 30 10

60 35 5

FUERZA RESISTENCIA EVALUACIONES VO2 max UMBRAL LACTICO COMP CORP FUERZA

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Planificacin Anual Triatln 2002 (cont)ABRILAbr-01 Abr-02 Abr-03 Abr-04 May-01

MAYOMay-02 May-03 May-04 May-05

COMPETICION PRE C APROXCOMPETENCIAS PREPARATORIAS FUNDAMENTALES

TRANSICION T1 T2 C3 C4DESCANSO ACTIVO

C1

R

C1

C2

JUEGOS ODESUR en altura

PANAMERICANO

VOLUMEN

INTENSIDAD

TRAB TECNICO RESISTENCIA AEROBICA A1 % A2 % A3 %

50 40 10

50 40 10

40 50 10

100 0 0

40 50 10

50 40 10

50 40 10

FUERZA RESISTENCIA EVALUACIONES VO2 max UMBRAL LACTICO COMP CORP FUERZA

Zonas de intensidad individual (fc)

VI