13. Regulación respiratoria durante el ejercicio

El sistema respiratorio se encarga de la ventilación pulmonar (inspiración y espiración), que tiene como objetivo llevar el oxígeno al corazón, para su posterior distribución, y el de eliminar el dióxido de carbono al momento de su espiración. Durante el ejercicio físico es normal que aumente el trabajo de este mecanismo, para satisfacer las necesidades del cuerpo humano; en este blog, se explicará de forma sencilla su funcionamiento y aplicación al entrenamiento deportivo.

Ventilación pulmonar

Este proceso se le conoce como respiración, debido a que tiene una fase de inspiración (entrada de aire) y de espiración (salida de aire). En la siguiente imagen se ilustra este mecanismo:

Difusión pulmonar

Una vez que el aire es inspirado por los pulmones, viaja y se va bifurcando cada vez más, pasando por los bronquios y llegando a los alvéolos. Aquí se va a realizar un intercambio de gases a través de la membrana respiratoria; pero, para que pueda haber una respiración es importante considerar la presión parcial de cada gas. A continuación se muestra un esquema para identificar estas presiones en el oxígeno y dióxido de carbono: 

El gradiente de presión para el intercambio de dióxido de carbono es menor que para el intercambio del oxígeno, debido a mayor solubilidad. 

Transporte de oxígeno y de dióxido de carbono

Al momento de transportar el oxígeno se necesita la combinación con la hemoglobina, dando como resultado: "Oxihemoglobina". Esta viaja del corazón por las arterias a las demás partes del cuerpo, actualmente por el COVID-19 hemos visto la importancia que tiene la saturación de oxígeno. Debido a que lo ideal es tener 98% y se mantiene muy estable hasta durante el ejercicio físico. 

La saturación de oxígeno puede disminuir:

1. Cuando la Po2 se reduce
2. Cuando el pH disminuye
3. Cuando la temperatura aumenta

Posteriormente, el dióxido de carbono es transportado en la sangre principalmente como iones de bicarbonato. Esto impide la formación de ácido carbónico, que puede provocar que los H+ se acumulen y reduzca el pH.

Cantidades menores de dióxido de carbono son transportadas disueltas en el plasma o combinadas con la hemoglobina. 

Intercambio de gases en los músculos 

Es el último mecanismo que llega y se da gracias a la diferencia arteriovenosa de oxígeno que es la diferencia entre el contenido de oxígeno de la sangre arterial y de la venosa; debido, a que cuando se unen los capilares de las arterias y venas, existen esos capilares.

Por cada 100 ml de sangre, 20 ml son de O2, 15 ml son de CO2 y por último la dif. entre ambos son de 4 a 5 ml. Estos valores son en reposo, pero cuando se hace ejercicio físico el CO2 disminuye a 5 ml y la dif. es de 15 ml. Debido a que el oxígeno en estas venas se van a los músculos que se utilizan, con el ejercicio físico.

Por último el intercambio de CO2 es similar al del O2 en los tejidos, solo que el primero abandona los músculos para ser llevado a través de la sangre para su eliminación, en los pulmones. 

Regulación de la ventilación pulmonar

A través de distintos mecanismos el cuerpo humano puede regular la falta de oxígeno o incluso, aumentarla durante el inicio del ejercicio físico .A continuación se enlistan los procesos implicados en este proceso:

1. Bulbo raquídeo 
2. Quimiorreceptores centrales (PCO2 y pH)
3. Quimiorreceptores periféricos (PO2, PCO2, pH)
4. Músculos activos
5. Músculos intercostales externos y el diafragma
6. El pulmón estira los receptores
7. Músculos abdominales e intercostales 

La concentración de CO2 en nuestro cuerpo y la producción de H+ estimularán los receptores en el encéfalo, para aumentar la ventilación pulmonar. Gracias a todo este mecanismo se puede respirar de forma involuntaria;y, durante el ejercicio físico, hay varios momentos clave:

• Al inicio de cualquier actividad habrá una deuda de oxígeno, donde a intensidades mayores el ritmo de respiración aumentará y es necesario que el cuerpo se equilibre. Por esto se recomienda realizar un correcto calentamiento. 
• Puede haber irregularidades de la ventilación pulmonar durante el ejercicio físico (disnea, hiperventilación y uso de la maniobra de Valsalva). Es importante conocer a cada entrenado y dosificar bien el entrenamiento. 

Ventilación y metabolismo energético

Hay distintas pruebas físicas que son relevantes para los atletas, estas tienen las bases en los procesos fisiológicos del cuerpo humano y es bueno conocer algunas. En el anterior blog se menciono que la FC se puede utilizar para estimar la intensidad del trabajo, también existe la otra variable que es el %del consumo máximo de oxígeno (%VO2MÁX).

Para identificarlo, se utiliza el umbral anaeróbico, que es el momento en el que el cuerpo humano no puede utilizar el sistema oxidativo y recurre a la glucolisis (generando H+  por el ácido láctico). 

Existe un equivalente ventilatorio para el oxígeno, que es la proporción entre el volumen de aire ventilado y la cantidad de oxígeno consumido por los tejidos. Este equivalente se utiliza en deportes predominantemente aeróbicos.

A continuación se muestra una gráfica del test de campo incremental (Test de Conconi) donde el VCO2 es el equivalente ventilatorio del dióxido de carbono y el VO2 es el equivalente ventilatorio de oxígeno. Que marcan los umbrales en la prueba de esfuerzo:

Existen más pruebas físicas de carácter indirecto o directo, lo más importante es seleccionar la adecuada para su entrenado. 

Posteriormente es bueno recordar que el aparato respiratorio y sus músculos, están sumamente adaptados para mantener la ventilación. No es necesario que aumenten su trabajo el doble o triple, como en otros aparatos (cardiovascular). A menos que la persona tenga algún trastorno respiratorio restrictivo u obstructivo. 

Regulación del pH y la contaminación atmosférica

Los pulmones intervienen en la regulación ácido-base del cuerpo humano, relativamente el pH en los músculos y en la sangre se mantienen iguales. Casi no se acidifica el pH pero si aumenta el Lactato en los músculos, debido a la utilización de la glucólisis anaeróbica. La formación de H+ se eliminan a través el dióxido de carbono por la espiración. 

La recuperación de estos niveles a su normalidad es de 30 a 40´después del ejercicio físico, y en ejercicios extenuantes o una serie agotadora, tardan de 1 a 2 horas. Es bueno mencionar estos números para tener una mejor dosificación del entrenamiento en dobles sesiones y en un microciclo.

Por último, es bueno mencionar las consecuencias de la contaminación atmosférica, debido a que va aumentando las fábricas en las ciudades y con otros factores, disminuye la calidad de aire. Se muestra una infografía con los futuros problemas:

Conclusiones

Se menciono de forma general el funcionamiento del sistema respiratorio, su relación que tiene con los sistemas metabólicos, la participación en el equilibrio del pH y su importancia durante el consumo máximo de oxígeno. Es bueno que cada Lic. en CUFIDE conozca el umbral anaeróbico y como se puede trabajar con base en el, durante un macrociclo de entrenamiento. Puedes comentar si quisieras que profundizará más en estos últimos temas.

Referencia bibliográfica: Willmore, J. & Costill, D. (2010). Fisiología del esfuerzo y deporte (6ta ed.). Paidotribo