Fisiología del Ejercicio - Clase 18 PDF

FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO CLASE 18 ADAPTACIONES MUSCULARES AL ENTRENAMIENTO PREPARADOR FÍSICO 2022 SEGUNDO SEMESTRE PFI-070 PROFESOR: MARIO GARCÍA YÁVAR MSC. CIENCIAS DE LA SALUD Y EL DEPORTE  Los m...

FISIOLOGÍA DEL EJERCICIO CLASE 18 ADAPTACIONES MUSCULARES AL ENTRENAMIENTO PREPARADOR FÍSICO 2022 SEGUNDO SEMESTRE PFI-070 PROFESOR: MARIO GARCÍA YÁVAR MSC. CIENCIAS DE LA SALUD Y EL DEPORTE  Los músculos esqueléticos siguen tres estrategias para adaptarse en respuesta a la carga mecánica (Goldspink, 1985): 1.- Aumento del área transversal fisiológica PCSA, es decir, crecimiento radial. 2.- Aumento de la longitud de la fibra muscular, es decir, crecimiento longitudinal. 3.- Aumento de la fuerza muscular específica, es decir, fuerza muscular normalizada a la PCSA. Estos tres cambios estructurales en el fenotipo muscular afectan directamente las características funcionales específicas de la generación de fuerza muscular, como las relaciones fuerza-longitud y fuerza-velocidad (Goldspink, 1985). Una consecuencia funcional del aumento de la longitud de la fibra muscular es un aumento de la velocidad máxima de acortamiento y de la potencia mecánica máxima del músculo. Esto significa que el crecimiento muscular longitudinal es un componente importante mediante el cual se puede mejorar la potencia muscular.  Episodios repetidos de contracción muscular, asociados con entrenamiento físico frecuente, son estímulos potentes para la adaptación fisiológica. Con el tiempo, el músculo esquelético demuestra una notable maleabilidad en la adaptación funcional y la remodelación en respuesta a la actividad contráctil (Fluck y Hoppeler, 2003; Coffey y Hawley, 2007). Las adaptaciones inducidas por el entrenamiento se reflejan en: 1.- Cambios en la función y en proteínas contráctiles (Adams et al., 1993). 2.- Función mitocondrial (Spina et al., 1996), 3.- Regulación metabólica (Green et al., 1992). 4.- Señalización intracelular (Benziane et al., 2008). 5.- Respuestas transcripcionales (Pilegaard et al., 2003).  Los mecanismos moleculares ampliamente aceptados que gobiernan la adaptación al entrenamiento físico involucran una alteración gradual en el contenido de proteínas y actividades enzimáticas. Estos cambios progresivos reflejan la activación y/o represión de vías de señalización específicas que regulan la transcripción y la traducción, y la expresión génica de respuesta al ejercicio.  Los cambios transitorios posteriores al ejercicio en la transcripción génica incluyen: 1. Genes tempranos inmediatos. 2. Genes del metabolismo de los carbohidratos (CHO). 3. Movilización, transporte y oxidación de lípidos, 4. Metabolismo mitocondrial y fosforilación oxidativa. 5. Reguladores transcripcionales de la expresión génica y la biogénesis mitocondrial. A nivel regulatorio, una sola sesión de ejercicio altera la actividad de unión al ADN de una variedad de factores de transcripción, incluidos MEF2, HDAC y NRF.  Recientemente se ha demostrado que la hipometilación transitoria del ADN de las regiones promotoras específicas del gen, precede a los aumentos en la expresión del ARNm en respuesta al ejercicio agudo. A su vez, estos pulsos de ARNm elevado durante la recuperación del ejercicio agudo, facilitan la síntesis de las proteínas respectivas y provocan una remodelación estructural gradual y ajustes funcionales a largo plazo. En general, estas adaptaciones son intrínsecas al músculo esquelético en funcionamiento y, en conjunto, contribuyen a maximizar el suministro de sustrato, la capacidad respiratoria mitocondrial y la función contráctil durante el ejercicio. El efecto neto es promover un rendimiento óptimo durante un futuro desafío de ejercicio, lo que resulta en una sólida defensa de la homeostasis frente a la perturbación metabólica y, en consecuencia, una mayor resistencia a la fatiga.  1. FUERZA La fuerza se presenta como uno de los factores de rendimiento esenciales en cualquier disciplina deportiva, así como en las distintas manifestaciones donde la actividad motriz sea necesaria de forma primordial. La producción de fuerza en el hombre va a ser imprescindible para su desarrollo dentro del medio que le rodea y para la adaptación al mismo. La relación existente entre la tensión muscular generada y la resistencia a vencer, van a determinar diferentes formas de contracción o producción de fuerza.  Estos tipos de contracción van a dar como resultado los siguientes tipos de fuerzas: Fuerza estática: se produce como resultado de una contracción isométrica, en la cual, se genera un aumento de la tensión sin detectarse cambio de longitud en la estructura muscular. Fuerza dinámica: se produce como resultado de una contracción isotónica, en la cual, se genera un cambio de longitud en la estructura muscular. Puede ser en acortamiento, fuerza concéntrica o puede ser un alargamiento de las fibras fuerza excéntrica. Las contracciones excéntricas permiten movilizar altas intensidades con requerimientos energéticos menores, aunque se asocia de manera directa al dolor muscular tardío. Otros autores señalan, sin embargo, que el entrenamiento excéntrico genera un aumento de fuerza de los tendones y músculos que, combinados con ejercicios de elasticidad, se convierte en una herramienta importante dentro de los métodos rehabilitadores.  Otra de las clasificaciones en relación con la fuerza surge de la consideración del tipo de trabajo realizado en referencia a las actividades deportivas practicadas. En este sentido, se puede hablar de la llamada fuerza general y fuerza específica o especial. Fuerza general, todos aquellos ejercicios que persiguen una formación en fuerza de carácter globalizador y necesario para obtener una preparación básica en fuerza, válida para el desarrollo de cualquier disciplina deportiva. Fuerza específica todos aquellos ejercicios que tienden al aumento de la fuerza en las condiciones concretas que requiere una determinada disciplina deportiva, trabajando los grupos musculares más solicitados en dichas disciplinas y reproduciendo en todo momento los gestos concretos de dicha actividad.  REGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO POR CONTRACCIÓN Durante la respuesta de hipertrofia adaptativa inducida por el ejercicio, el control de la traducción y síntesis de proteínas, impulsa la acumulación de las mismas, mientras que la activación e incorporación de células satélite, facilitan la adición de miofibrillas recién formadas a la maquinaria contráctil. Debido a la importancia de que la síntesis de proteínas exceda la descomposición durante un período prolongado de tiempo, el grado de hipertrofia muscular inducido por el ejercicio de fuerza está fuertemente asociado con el grado de fosforilación de p70S6K (Baar y Esser, 1999; Terzis et al., 2008). La activación de p70S6K inducida por la contracción depende de mTOR, que integra estímulos metabólicos y de nutrientes para regular el crecimiento y la proliferación celular.  La activación de esta vía por contracción a través de la vía mecanosensorial antes mencionada, impulsa los procesos de traducción y media la hipertrofia muscular a través de la acumulación de proteínas (Rennie et al., 2004). La activación de mTOR es fundamental para el crecimiento muscular inducido por la carga, como lo demuestra la atenuación de las respuestas hipertróficas y la síntesis de proteínas por el inhibidor de mTOR, la Rapamicina (Bodine et al., 2001).  La vía mTOR controla los mecanismos de síntesis de proteínas en varios niveles a través de aumentos en la traducción de ARNm específicos, que culminan en el agrandamiento de la fibra muscular esquelética. mTOR existe como parte de dos complejos multiproteicos: mTORC1, que contiene Raptor y confiere sensibilidad a la Rapamicina, se requiere para la señalización de p70S6K y 4E-BP1. Mientras que mTORC2, que contiene Rictor y es insensible a la Rapamicina, se requiere para la señalización de Akt- FOXO (Sandri, 2008).  El efecto de la actividad de mTOR en los reguladores posteriores de la síntesis de proteínas se logra principalmente a través de la regulación de mTORC1 inducida por la contracción (Philp et al., 2011). Los primeros trabajos sobre la hipertrofia adaptativa se centraron en el aumento (transitorio) posterior al ejercicio de las hormonas anabólicas, como la hormona del crecimiento (GH) y el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF)-I.  Cascada de señalización a través de las PI3K-Akt- mTOR por interacción de IGF-I con receptores de insulina e IGF. (Adams y McCue, 1998).  Los factores de crecimiento activan mTOR a través de una serie de pasos de fosforilación que comienzan en la membrana con la unión del ligando al receptor y terminan con la fosforilación de sus objetivos más abajo (principalmente 4E-BP y S6K1). Receptor - IRS1/2 - PI3K - PDK1 - mTORC2 - PKB/akt - TSC1/2 - Rheb – mTOR.  Las proteínas ingeridas inmediatamente después del ejercicio de resistencia aumenta la mejora de la fuerza. Las proteínas ingeridas inmediatamente después del ejercicio de fuerza aumenta la respuesta hipertrófica.  El efecto de las proteínas no se debe simplemente al aumento de calorías o insulina, sino que es específico de las proteínas. El aumento de leucina da como resultado un aumento lineal en la actividad de mTOR, pero la síntesis de proteínas se estabiliza en ~15% de leucina. Por lo tanto, mTOR no limita  Raptor interactúa con Rag GTPasas que llevan mTOR a las vesículas Rab 7 dentro de la célula donde se encuentra Rheb  Se requiere una nutrición adecuada para la hipertrofia muscular. En ayunas aumentan tanto la síntesis como la degradación, dando como resultado un balance negativo. Los aminoácidos (específicamente los aminoácidos esenciales como la leucina) aumentan la síntesis de proteínas musculares y disminuyen la degradación. El aumento en la síntesis se debe a la activación de mTOR a través de una relocalización dependiente de RAG-GTPasa de mTOR a las membranas Rab7 donde se encuentra Rheb, este movimiento es facilitado por Vps34. En los seres humanos, donde el esfuerzo es submáximo, la ingesta de aminoácidos aumenta la activación de mTOR, lo que conduce a un mejor crecimiento.  La cantidad de leucina en la sangre es mayor en respuesta al suero de leche que a la soja o la caseína.  mTOR es independiente del factor de crecimiento. El ejercicio de fuerza conduce a la fosforilación de TSC2. Después del ejercicio de fuerza, TSC2 se aleja del lisosoma donde inhibe Rheb  Cómo se activa mTOR al cargar Mecano receptor A. Mecano receptor unido a integrina (proteínas costaméricas). B. Sensor de tensión dentro del músculo (titan). C. Canal activado por estiramiento.  Resistance exercise Resistance exercise increase mTOR activity increases protein synthesis for ~18h in rats. from 6-36h in rats.  RESUMEN 1. El ejercicio de fuerza activa mTOR de manera independiente del factor de crecimiento. 2. La activación de mTOR por ResEx no depende de PKB, pero da como resultado la fosforilación de TSC2 en los sitios RxRxx y aleja el inhibidor TSC de mTOR. 3. Es probable que este proceso utilice un mecano transductor para acoplar directamente la carga a TSC2 4. Aunque mTOR es esencial para la activación temprana de la síntesis de proteínas, en tiempos posteriores la síntesis de proteínas es independiente de mTOR.  Bibliografía Fuerza, su clasificación y pruebas de valoración. P. L. Rodríguez García, Facultad de Educación. Universidad de Murcia. Acute Response to Resistance Exercise (mTOR). Keith Barr, 2015.