BASES BIOLOGICAS DEL ENTRENAMIENTO DE LA CONDICION FISICA Prof. Mag. Raúl Santana N.

I. CONCEPTUALIZACION Las leyes fundamentales que relacionan el órgano y la función son las bases biológicas sobre las que se apoyan las leyes del entrenamiento. El órgano determina la función, pero por otro lado la función ejerce una influencia modificadores sobre el órgano (W. Roux). Todo organismo tiende siempre al mantenimiento de la homeostasis, del equilibrio dinámico de los tejidos y de las funciones en su relación con las exigencias del medio ambiente La condición física expresa el nivel de capacitación de un sujeto en las diferentes cualidades físicas:

a) Condicionales dependientes de la disponibilidad de energía en los músculos, enzimas y mecanismos regulatorios. De progresión acentuada al principio de la pubertad (12 y 17-18 años). Son fuerza, velocidad, resistencia y flexibilidad.

b) Coordinativas. Están condicionadas por la capacidad de captación y elaboración de informaciones (táctiles, cinestésicas, vestibulares, ópticas, acústicas) y en la formación de las habilidades motoras y sus realizaciones. En niños obedecen al nivel de maduración del S.N.C., con desarrollo muy marcado en las fases prepuberal y en particular entre los 6 y 11-12 años.

El cuerpo humano está preparado para ser entrenado a cualquiera edad, aunque con diferente eficacia. El entrenamiento físico aplicado en cualquier etapa de la vida es sinónimo de mejoramiento de la condición física. Ahora bien, la aplicación de estímulos inadecuados a la edad y características del individuo pueden implicar lesiones, falta de motivación o incluso limitaciones en la obtención del máximo rendimiento físico. Un número de 3 sesiones semanales basta para producir efectos beneficiosos con el entrenamiento. No obstante, en los niños la actividad física diaria habitual permite mejorar más los niveles de condición física que las actividades de entrenamiento organizado. Para el entrenamiento en esta etapa, los niños se adaptan con mayor rapidez a cargas relativamente bajas, no así con cargas más elevadas en que la dinámica supercompensadora disminuye con relación al adulto. Siempre el crecimiento de la frecuencia y duración va paralelo al crecimiento paulatino de las cargas. El entrenamiento del niño debe ser individualizado y adaptado a su edad biológica, nunca a su edad cronológica, ya que pueden existir notables diferencias en niños de igual edad, pues un estímulo aplicado a distintos individuos puede resultar insuficiente para lograr beneficios, adecuado o excesivo (G. Roux). También la variabilidad del entrenamiento debe ser tenida en cuenta para las sesiones de actividad física de los niños. Ello porque el niño es incapaz de mantener por mucho tiempo el trabajo repetitivo sin perder el interés y la atención. Resulta importante la motivación (gran uso de juegos).Cargas repetitivas muy prolongadas pueden resentir su sistema osteoarticular. Al no saberse de antemano que deporte elegir a futuro, se debe desarrollar en el niño la mayor cantidad posible de patrones de movimiento a fin de poder irlos transfiriendo positivamente con el tiempo hacia el deporte elegido. Sin embargo, también depende en parte del deporte que se practique en el futuro. Hay modelos de entrenamiento a largo plazo en que en estas edades difieren porque se orientan a cada uno de los deportes. La iniciación tardía en deportes cuyas necesidades de coordinación y velocidad son escasas no perjudica en la obtención de éxitos deportivos (ej: fondo, esquí de fondo) Sin embargo, se perjudica en los deportes de especialización temprana o de altas velocidades de ejecución y coordinaciones complejas (ej.: gimnasia rítmica, artística, lanzamientos o vallas en atletismo). Respecto a la especialización precoz, pocos autores se dedican a exponer los perjuicios derivados de entrenamientos inadecuados más que los beneficios. Ello porque no está demostrado que la especialización precoz adecuada sea perjudicial para la salud ni menos cuando se propone una especialización deportiva en edades más tempranas.

2

El acondicionamiento físico es un proceso por el cual el ejercicio repetido durante semanas y meses, induce cambios morfológicos y funcionales en los tejidos y sistemas corporales. Los más afectados son: los músculos esqueléticos, el miocardio, vasos sanguíneos, tejido adiposo, huesos, ligamentos, tensones y los sistemas nervioso central y endocrino Se suele hacer un distingo entre “acondicionamiento” (programa de intervención con énfasis en un aumento del nivel metabólico) respecto a “entrenabilidad”. Este último se refiere programas que enfatizan un componente específico del acondicionamiento (fitness) o una parte específica del cuerpo. Por ej: el entrenamiento en salto o de los flexores del codo mediante pesas. El crecimiento y desarrollo suele enmascarar la inducción de mejorías por intervención, las que también se producen durante el proceso natural del crecimiento y de la maduración. Un hecho idéntico puede ocurrir con el entrenamiento en fuerza, modificándose la respuesta en forma específica en relación con los siguientes factores: a) músculos involucrados; b) el tipo de contracción (concéntrica, isométrica y excéntrica); c) la intensidad de las contracciones y el número de repeticiones; la velocidad de las contracciones; los ángulos articulares a los cuales las contracciones están preestablecidas y los patrones de movimiento. Diferentes deportes desarrollan distintos componentes de la condición física. Así, el acondicionamiento físico a partir de programas puede estar caracterizado por la intensidad, la frecuencia, la duración de cada sesión y por sobre todo, la duración del programa. Intensidad Está relacionada con la demanda metabólica; la fuerza del sistema cardiovascular; o en el caso del entrenamiento en fuerza, el peso a ser levantado, empujado o lanzado. También está en función del nivel de acondicionamiento individual. Es más aceptable hablar en función del % del VO2 máx . Los cambios resultantes del acondicionamiento físico están positivamente relacionados a la intensidad de las actividades rendidas. Se habla de umbral de intensidad bajo el cual el entrenamiento no tiene efectos. Para jóvenes adultos, el umbral de intensidad para desarrollar una potencia aeróbica máxima está entre 60-70% del VO2

máx. En los niños sucede lo mismo. El programa de acondicionamiento o entrenamiento debe ser progresivo. Frecuencia El número de sesiones de ejercicio por semana puede determinar el éxito de un programa. Resultado de la interacción de las intensidad con la duración hace que no exista una frecuencia única para todos los programas. Algunas mejorías se alcanzan una semana, pero la gran mayoría requiere de más de 8 semanas y de más veces a la semana. Duración de las sesiones En el caso de tratarse de niños, se estima saludable entre unos 35 a 45 minutos divididos en 10 min de calentamiento, 15-30 min de actividad central y 5 a 7 min de vuelta a la calma. Importante la motivación y evitar la fatiga. Duración del programa Variable, de 3 meses hasta 10 meses II. RESPUESTAS ADAPTATIVAS DE LOS PRINCIPALES SISTE MAS CORPORALES ANTE EL ENTRENAMIENTO FISICO. Es posible obtener diferentes respuestas en función del crecimiento y desarrollo frente al ejercicio físico. Lo que no es posible es que un niño exhiba el mismo vigor muscular que un individuo maduro. Pero por otro lado, los niños se recuperan más rápido de un ejercicio fuerte que los adolescentes y los adultos. Las capacidades han sido reconocidas como dependientes de la dimensión del cuerpo y de los sistemas.

3

Respuestas metabólicas al ejercicio La cantidad de ATP disponible equivale a 4-5 mmol/kg peso seco de músculo (3 gr/kg músculo = 10 kcal) La contracción muscular que resulta de reacciones aeróbicas no puede ser sostenida más allá de 40 – 50 seg, a diferencia de la fuente aeróbica. Recordemos que: 1 LITRO DE O2 = 5 KCal ( 21 KJ) Con el crecimiento normal hay un concomitante aumento del VO2 máx . Hasta los 12 años, el crecimiento tiene el mismo rango en ambos sexos. De allí sube en los varones hasta los 18 años, a diferencia de las mujeres, encontrándose relacionado al aumento de la masa muscular. La potencia aeróbica depende también de la maduración individual y no solamente de sus dimensiones corporales La máxima potencia aeróbica está menos desarrollada en niños que en jóvenes sujetos de edades mayores. Se puede pensar que por ser el niño más liviano, al moverse no requiere más VO2 máx que un adolescente o adulto. El VO2 máx tiende a declinar en los niños durante la pubertad, reflejándose en un incremento de la adiposidad durante la adolescencia. Eficiencia mecánica y economía de movimiento Las contracciones musculares usan apenas el 20-25% de la energía química. El resto se tranforma en calor. Potencia mecánica de salida E.M. = ----------------------------------------------------------------------------------- Tasa metabólica del ejercicio – Tasa metabólica en descanso La economía de locomoción o movimiento es difícil de evaluar según sea más allá de correr o caminar, ej: el salto vertical o el desplazamiento de la cadera. La eficiencia mecánica del ciclismo es similar en niños, adolescentes y adultos entre 18 a 30%. En contraste, el costo de oxígeno durante la caminata y la carrera es mayor entre niños cuando se expresa por kg-peso corporal. Así, el VO2 submaximal en niños y niñas de 5-18 años que corren en treadmill a varias velocidades, a los 10 km/h, se produjo a los 8 ml/kg x min (20%) mayor costo metabólico para los niños de 5 años que para los de 17 años. También se ve algo similar el caminar a diferentes inclinaciones debido al paso más amplio en la carrera o el caminar. Con el entrenamiento, las carreras llegan a ser más económicas en niños y adolescentes que se reflejan en el bajo costo de O2 . Los niños de 8 años corren al 90% de su VO2 máx , mientras que los de 16 años requieren para la misma velocidad de carrera (180 m/min) solamente 75% del máximo. Así, el rango de reserva de las velocidades de la carrera llegan a ser más alto con la edad, lo que explica porque los niños son menos capaces que los adolescentes y adultos para competir sobre largas distancias, aún cuando ellos pueden mantener una carrera a baja velocidad por largos períodos. Características anaeróbicas La habilidad de los niños para performar actividades metabólicas (ej: tareas supramáximas al cabo de 1 min o menos) es distintivamente más baja que el de los adolescentes y adultos (test de Wingate). La capacidad anaeróbica en este test se define como el promedio de la potencia mecánica (o trabajo mecánico total) producido en 30 seg. La potencia producida por un niño de 8 años es aún solamente el 70% del generado por uno de 11 años. En efecto, el peak de la potencia anaeróbica de niños y jóvenes es definitivamente más bajo que en adolescentes. Estos resultados también se obtienen por el test de Margaria. La baja capacidad anaeróbica en los niños refleja una deficiencia cualitativa en el músculo (o en el reclutamiento de las fibras motoras en el músculo), el cual reduce su habilidad para rendir anaeróbicamente debido a que la concentración de glicógeno en descanso y especialmente en la tasa de utilización anaeróbica son más bajo en el niño (entre los 10 – 60 seg). También las máximas concentraciones de lactato sanguíneo y músculo cuadriceps son más bajas en los niños que en los adultos mayores, al igual que los adolescentes con los mayores. La habilidad del niño para producir lactato depende de su maduración sexual (niveles de testosterona). Un indicador adicional de la capacidad anaeróbica es la degradación de la acidosis. Atletas adultos entrenados pueden alcanzar un pH arterial tan bajo como 6.80 (6.60 o menor en células musculares). Los niños no alcanzan tan elevados niveles de acidosis como los adolescentes o adultos jóvenes.

4

Umbral anaeróbico (U.A.) Pesquizable en quiebre de la curva ventilatoria y de la frecuencia cardiaca. El U.A. de niños y adolescentes cuando se expresan en % del VO2 máx es más alto que en adultos. Especialización metabólica Características morfológicas y funcionales en adultos físicamente activos, especialmente en atletas de alto nivel, son a menudo altamente especializadas. Algunas de estas características son adquiridas tal como incremento de masa muscular y fuerza por entrenamiento con pesas. Otras son predominantemente inherentes y constituyen a los talentos, tal como estatura de talla, alta potencia máxima aeróbica o reacción en corto tiempo. Las diferencias de características está entre los deportes y dentro de cada deporte, por ej: sprinter (mesomórficos) versus maratonistas (ectomórficos) con alta potencia máxima aeróbica y baja fuerza explosiva. Hay una diferencia por tipo de fibras musculares en que los maratonistas tienen 80-90% de fibras lentas con alto perfil bioquímico oxidativo. ¿Tales especializaciones existen tan temprano en la niñez? Es una pregunta difícil. Basado en las características morfológicas y de rendimiento, los niños no parecen ser especialistas ni se asemejan a los adultos en el somatotipo. El niño exitoso en su clase como velocista está por sobre el promedio en varios deportes. Aquellos que `poseen un alto VO2 máx también rinden encima del promedio anaeróbicamente. Esto sugiere la falta de especialización. La diferenciación del tipo de fibras musculares tiene lugar por el primer año de vida. No obstante, la distribución es similar el del sedentario. Luego parece que los niños prepuberales son “metabólicos no especializados”, aún cuando ellos se hallan iniciado ya en un deporte especializado. Respuesta cardiovascular El principal rol del S.C.V. durante el ejercicio está en el transporte de O2 adicional a los músculos ejercitados y eliminación del CO2. Se manifiesta aumentada en la diferencia arterio-venosa y en volumen de expulsión. El menor volumen de expulsión de los niños respecto al adulto es compensado con una mayor frecuencia cardiaca. Por sexo, las mujeres tienen un más alto volumen de expulsión que los hombres a ejercicios determinados. Tal vez por la menor concentración de hemoglobina. La recuperación post ejercicio de varones es más rápido que el de las mujeres. El niño tiene un más alto riego sanguíneo muscular que el adulto, lo que representa una favorable distribución periférica de sangre durante el ejercicio. Aparentemente el flujo sanguíneo muscular no es un factor limitante en la capacidad de transporte de O2 en los niños. En cuanto a la presión arterial, un niño responde con presión sistólica y diastólica más baja que un adolescente. A su vez, los niños tienen un peak de presión más alto que las niñas. Respuesta pulmonar de niños al ejercicio Las respuestas muestran solo diferencias cuantitativas respecto a las de los adultos. La ventilación crece con la edad. La ventilación aumenta a una mayor acidificación sanguínea (lactato) y concentración de H+ mientras el U.A. asoma en el punto de quiebre de la ventilación. La Fr suele ser más alta que la del adulto (taquipnea). Equivalente ventilatorio (EV) Razón entre el número de litros de aire necesario para ventilar los pulmones en orden a aportar 1 litro de O2. Este es un índice de eficiencia ventilatoria. El EV decrece con la edad (un alto radio refleja baja eficiencia) durante ejercicios submáximos o maximales. Así, los niños presentan una menor eficiencia ventilatoria. Capacidad vital (CV) y perfomance en ejercicio La CV está fuertemente relacionada con el tamaño corporal, en especial, con la altura de niños y adolescentes.. Considerado como índice de condición física, no representa en ciertos casos ya que el la correlación tamaño versus CV es baja. En actividades prolongadas, a 50% del VO2 máx los niños se comportan igual que los adultos. Entrenamiento de la potencia muscular y fuerza en niños y adolescentes.

a) Máxima potencia aeróbica. Se dispara por sobre los 10 años. Curiosamente hay mejoramientos en las carreras en entrenados, pero no en el VO2 max. Pueda que sea porque el niño mejora el estilo de carrera (eficiencia mecánica). También porque había una mejoría de la capacidad anaeróbica, aún

5

cuando el trabajo es aeróbica. En niños de 11 – 13 años, hay mejoría de la capacidad anaeróbica por aumento de la [ATP], [CP], [glicógeno]; aumento de la actividad de la FFK y del volumen de utilización de glicógeno.

b) Fuerza muscular. No crece hasta después de la pubertad en los niños varones. Cambios en el Sistema Cardiovascular Aumenta la masa del miocardio y del volumen de expulsión es incrementado como resultado del entrenamiento de resistencia. La hipertrofia cardíaca responda a la mayor presión producida. La volemia total y hemoglobina total son mayores en niños entrenados que en no entrenados. Ello facilita un más alto retorno venoso y una más efectiva convección del calor desde el núcleo a la periferia. Cambios fisiológicos Hay aumento del volumen de expulsión en reposo y durante el ejercicio en niños puberales y adultos por mejoramiento de la contracción cardiaca. Hay disminución de la Fc y aumento del gasto cardíaco, como también de la diferencia A-V. Efectos en la distribución del riego sanguíneo no son observables antes de las 40 semanas. También hay una disminución de la presión arterial. Sistema pulmonar No hay aumento de la capacidad vital (Cv) en adultos por el ejercicio. Si en los niños y jóvenes por las carreras de distancia. Se reduce la Fr mientras la extracción de O2 es mayor. Músculos esqueléticos Hay hipertrofia y posibles hiperplasia (¿?) Tampoco se sabe si se logra una mayor capilarización en niños entrenados. Hay aumento del tamaño y número de las mitocondrias; de glicógeno; TG; mioglobina; enzimas oxidativas; ATP, CP; Lactato y enzimas anaeróbicas. Hay cambios en la composición corporal (menor masa grasa y mayor masa muscular Las concentraciones musculares de ATP-CP no difieren significativamente entre niños y adultos.. De maneras que la capacidad para producir trabajo anaeróbico aláctico no estaría disminuida en el niño respecto al adulto. En cambio, la capacidad de producción de energía anaeróbica láctica en el niño se encuentra disminuida en el niño en comparación con los adultos, debido a una menor actividad de la FFK (30% de la observada en los adultos). Así, los niños tienen valores menores de ác. láctico que los adultos en ejercicio maximal y que el descenso del pH no es tan marcado como en ellos. De esto se deduce que el niño NO ESTA PREPARADO PARA PRUEBAS ANAEROBICAS LACTICAS como el adulto. Por otro lado, cuando se compara la actividad enzimática aeróbica, esta es mayor que en los adultos. Por consecuencia, muestra una mayor adaptación al ejercicio aeróbico. Respecto al sistema cardiovascular, el niño presenta menor volumen sistólico a intensidades submaximales. Esto representa que el Gasto Cardíaco sea menor que en el adulto, supliéndolo por una mayor diferencia arterio-venosa de O2, lo que indica mayor captación de O2 por los músculos en ejercicio. También el equivalente respiratorio (VE/VO2) también es mayor en los niños que en los adultos, lo que indica un patrón de ventilación menos eficiente durante el reposo y ejercicio, lo que se compensa por un menor espacio muerto. Durante el ejercicio, el niño es capaz de trabajar a un mayor % de su VO2 máx. Esto significa que el comienzo de acumulación de ac. láctico en la sangre ocurre a una intensidad de esfuerzo mayor en el niño. En resumen, las respuestas en los niños favorecen la actividad a ritmo submaximal en relación con esfuerzos maximales. Esta menor capacidad de producir energía a partir del metabolismo láctico es producto de una menor actividad enzimática, así como de una menor cantidad de glucógeno almacenado. Sólo a partir de la pubertad se incrementa esta capacidad, producto probable del desarrollo de la testosterona, pues en mujeres adultas, la capacidad de la FFK es un 25% menor que en hombres

ENTRENABILIDAD Difícil evaluar impacto durante la pubertad. Con cambios fisiológicos homólogos a las adaptaciones que produce el entrenamiento físico. Difícil determinar también el umbral de intensidad, pero sería mayor que en el adulto. El UA se produce a Fc de 165-170 l.p.m, equivalente al 85% de la frecuencia cardíaca máx. Los niños con el entrenamiento mejoran los tiempos de carrera en respuesta a una mejoría en la eficiencia mecánica más que a un aumento del VO2 máx. Los aumentos en el VO2 máx se explican por el aumento en el volumen sistólico. También por el menor estímulo simpático cardíaco.

6

EFECTOS DEL ENTRENAMIENTO A NIVEL METABÓLICO Hay incremento de:

-CP -ATP -Glicógeno muscular -FFK -Lactato a intensidad de trabajo maximales

ENTRENAMIENTO DE LA FUERZA EN NIÑOS Con estímulos de entren adecuados, la mejoría en términos absolutos es menor que en adolescentes y adultos, no así en términos relativos en que presenta mayores ganancias en fuerza. Los incrementos son producto de adaptaciones a nivel neuromuscular o coordinación motriz. No obstante, los aumentos en tamaño muscular son discretos. III. RESPUESTAS ADAPTATIVAS DE LOS PRINCIPALES SIST EMAS CORPORALES EN ADULTOS ANTE EL ENTRENAMIENTO FISICO (según se trate de res istencia, fuerza o velocidad). Considerar factores como edad y nivel de condición física de base. Ejercicio de estimulación o intensidad creciente o decreciente Estimulación aguda y estimulación crónica Para cada una de las valencias o tipo de esfuerzo rigen los factores de intensidad, duración y carga de trabajo. No obstante los modelos son determinados primariamente en base al patrón genético. I) TEJIDO MUSCULAR: a) liso b) miocárdico c) esquelético: 1) aumento mitocondrial 2) mejoría en los mecanismos metabólico energéticos 3) cambios en la funcionalidad de las fibras (en resistencia = aumento de fibras lentas Tipo I;

transformación de músculos rápidos en lentos) Modelos de distribución en función del patrón genético podría ser cambiado por el entrenamiento en resistencia. Conversión del tipo IIB en IIA (reversible con la ausencia de entren.)

4) hipertrofia ( aumento de mitocondrias, miofibrillas) 5) posible sumación de células satélites 6) hiperplasia (¿?) conflicto con inervación d) cambio en la composición fibrilar(entrenamiento en resistencia produce aumento del tamaño y número de mitocondrias, al igual que el contenido enzimático y mayor VO2 máx) e) otras modificaciones adaptativas como el transporte de Ca++ y comportamiento de la miosinaATPasa son pequeñas y corresponden a largos períodos de entrenamiento. f) mejoramiento de la utilización del oxígeno (VO2). Importancia del MET = 3,6 ml/min/kg-peso II) TEJIDO ADIPOSO 1) Cambio en la composición corporal. III) SISTEMA RESPIRATORIO

1) Aumento de la CV 2) Modificación del volumen corriente a un 60% de la CV (de 500ml/min hasta 200 l/min) 3) Aumenta la difusión de gases por apertura de nuevos alvéolos y vasodilatación alvéolo-capilar. Tb.

Por aumento de presión de O2 y CO2 (hematosis alveolar) 4) Aumento de glóbulos rojos (acción a distancia de la eritropoyetina ) 5) Aumento de la velocidad sanguínea 6) Aumento de la ventilación por aumento0 del CO2 sanguíneo (caída del pH) 7)

D) SISTEMA CIRCULATORIO 1) aumento de capilarización en el músculo 2) aumento de las reservas alcalinas

7

3) modificación de Fc durante y después del ejercicio. En reposo (reserva cardíaca. A mayor valor de esta, mayores posibilidades de aumentar el gasto cardíaco min. En base a la frecuencia.

(Fc máx – Fc reposo) x % + Fc reposo 4) modificación del volumen de expulsión sistólica por mayor fuerza contráctil eyectora (200 ml). El más

importante respecto al aumento del transporte de oxígeno 5) modificación del gasto cardíaco (VOLEMIA hasta 25-30 l/min) 6) Aumento velocidad del retorno venoso (ayuda de músculos inspiratorios (presión -)+ músculos de las

piernas) 7) Cambios en la distribución del flujo sanguíneo 8) Cambios en la presión arterial y la resistencia vascular 9) Hipertrofia fisiológica

OTRAS FUNCIONES ALTERADAS -Sistema de termorregulación -Metabolismo del Ca++ con aumento de la mineralización (densidad ósea) con hipertrofia ósea

ADAPTACIONES CARDIOVASCULARES AL ENTRENAMIENTO A) Inducidas por el entren. aeróbico Reposo Trabajo submáx. Trabajo máximo Gasto cardíaco = � o = �� Volumen sistólico � �� ��� Frecuencia cardíaca � �� = o � Diferencia arteriovenosa en oxígeno = � �� Presión arterial máxima = o � = o � � Presión arterial mínima = o � = = o � VO2 = � o = � � B. Inducidas por el entrenamiento anaerobio Reposo Trabajo submáx. Trabajo máximo Gasto cardíaco = = � Volumen sistólico = o � � �� Frecuencia cardíaca = o � � � Diferencia arteriovenosa en oxígeno = = = Presión arterial máxima = o � � �� Presión arterial mínima = o � = o � � VO2 = = = o �

ooooooOoooooo