SSE #80: Carbohidratos, hormonas y rendimiento en las pruebas de resistencia

El ejercicio prolongado provoca una disminución de la glucosa en la sangre y el aumento correspondiente en las concentraciones de las hormonas glucorreguladoras. Al mismo tiempo los niveles de insulina en sangre bajan. La ingesta de carbohidratos durante el ejercicio de resistencia atenúa estas alteraciones hormonales y puede ayudar a ahorrar el glucógeno muscular, manteniendo la glucosa en sangre y por lo tanto, retrasando la aparición de la fatiga.

Publicado

agosto 2006

Autor

J. Mark Davis, Ph.D., Adrienne S. Brown, M.A.

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SSE #80 Sports Science Exchange (2001) Vol. 14, No. 1

CARBOHIDRATOS, HORMONAS Y RENDIMIENTO EN LAS PRUEBAS DE RESISTENCIA


J. Mark Davis, Ph.D. Adrienne S. Brown, M.A.
Departamento de Ciencias del Ejercicio Departamento de Ciencias del Ejercicio
Escuela de Salud Pública Escuela de Salud Pública
Universidad de Carolina del Sur Universidad de Carolina del Sur
Columbia, Carolina del Sur Columbia, Carolina del Sur


PUNTOS CLAVE

  • El ejercicio intenso y prolongado incrementa las concentraciones en plasma de las hormonas epinefrina, hormona de crecimiento, cortisol y glucagon. La insulina disminuye.
  • La ingesta de carbohidratos durante ejercicios prolongados mitiga las respuestas de estas hormonas y retarda la fatiga.
  • Las respuestas mitigadas de las hormonas pueden contribuir a retrasar la fatiga central (cerebro) y periférica (músculo) al ayudar a ahorrar el glucógeno del hígado y de los músculos, manteniendo la glucosa en sangre, y reduciendo las concentraciones en sangre de ácidos grasos libres, triptófano libre, y amoniaco.
  • Para prevenir una caída en la concentración de glucosa en sangre y para mitigar la respuesta hormonal al ejercicio, los atletas deberían beber 240-350 mL (8-12 oz) de una bebida deportiva que contenga carbohidratos cada 15-20 minutos.

INTRODUCCIÓN

El sistema endocrino (hormonal) permite las funciones corporales normales, incluyendo el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre, para una salud y un rendimiento óptimos. Una disminución de glucosa en sangre durante ejercicios intensos y prolongados, puede ser un gran contribuyente para el comienzo de la fatiga (Davis & Fitts, 1998). El sistema endocrino trata de mantener niveles adecuados de glucosa en sangre durante el ejercicio al movilizar otros combustibles para proveer energía y al estimular la producción de glucosa a partir de aminoácidos y otras fuentes que no sean carbohidratos. Desafortunadamente, estas respuestas sólo pueden demorar el agotamiento de las reservas corporales de carbohidratos, y la fatiga puede ocurrir a pesar de incrementos grandes de hormonas circulantes. De hecho, como va a ser descrito más adelante, hay alguna evidencia que sugiere que el incremento dramático de hormonas de estrés que acompaña al ejercicio de resistencia puede ser lo que realmente apresure la fatiga.

La ingesta de bebidas correctamente formuladas con carbohidratos puede retrasar la fatiga, al mantener altos los niveles de glucosa en sangre (Coggan & Coyle, 1987) y tal vez al economizar las reservas de glucógeno de los músculos (Hargreaves, 2000). Es interesante que también se atenúa el incremento de hormonas relacionadas con el estrés cuando se ingieren bebidas con carbohidratos durante el ejercicio, aunque no se sabe con certeza si esto tiene alguna relación con el retraso de la fatiga. Por ende, el propósito de este fascículo es revisar brevemente cómo las hormonas que regulan la glucosa (epinefrina, cortisol, insulina, glucagon y hormona de crecimiento) responden ante el ejercicio, cómo la ingesta de carbohidratos altera estas respuestas y juzgar si existe una asociación entre las respuestas alteradas de las hormonas y la postergación de la fatiga.

REVISIÓN DE INVESTIGACIONES

LA RESPUESTA HORMONAL ANTE EJERCICIOS PROLONGADOS

Al comenzar el ejercicio, los impulsos nerviosos de algunos centros motores en el cerebro ("comando central"), junto a una retroalimentación al hipotálamo en el cerebro desde los nervios sensoriales que se originan en los músculos, estimulan o inhiben la liberación de muchas hormonas. Ocurren cambios rápidos iniciales en la secreción de hormonas en anticipación a la necesidad de ajustes metabólicos y cardiovasculares necesarios para apoyar las demandas incrementadas impuestas por el ejercicio. Estos cambios hormonales se tornan más dramáticos a medida que se incrementa la intensidad del ejercicio y se desarrolla la fatiga. Pueden también ocurrir o se pueden intensificar algunos cambios hormonales, para apoyar factores psicológicos o emocionales durante un ejercicio intenso (Galbo, 1992).

Una de las señales más importantes involucradas en el control del sistema neuroendocrino es la disminución en las concentraciones de glucosa en sangre. Esto se demuestra claramente en estudios de ejercicio, que involucran dietas de bajo contenido de carbohidratos, ayuno, e infusión de glucosa (Kjaer, 1992; Wasserman & Cherrington, 1996). El ejercicio intenso y prolongado causa una disminución predecible de la glucosa en sangre y un incremento correspondiente en las concentraciones de epinefrina (EPI) (Bailey et al.,1993; Burgess et al., 1991ª; Nieman et al., 1995), de cortisol (Burgess et a., 1991ª;Nieman et al.., 1995; Thuma et al., 1995), de glucagon (Galbo, 1992; Mitchell et al., 1990;Wasserman & Cherrington, 1996), y de la hormona de crecimiento (HC) (Murray et al.,1995; Nieman et al., 1998; Utter et al., 1999), junto a una disminución de insulina (Burgesset al., 1991ª,b; Murray et al., 1991, 1995; Utter et al., 1999; Wasserman & Cherrington, 1996). Estas hormonas tienen un papel primario en mantener una concentración estable de glucosa en sangre y frecuentemente se les llama hormonas glucorreguladoras (Tabla 1).

Las respuestas de las hormonas glucorreguladoras ante los ejercicios intensos prolongados (Figura 1) son más pronunciadas al ir incrementándose la duración del ejercicio, en otras palabras, a medida que la disponibilidad de carbohidratos se torna limitada y se desarrolla la fatiga. Los cambios pequeños que suceden al comenzar el ejercicio tienen el propósito principal de movilizar una cantidad adicional de combustible para responder a las demandas incrementadas de energía del ejercicio, para desviar la utilización hacia un incrementado metabolismo de grasas, y para mantener la concentración de glucosa en sangre. Los grandes cambios hormonales que suceden más tarde en el ejercicio a medida que se desarrolla la fatiga son causados por el agotamiento de glucógeno en el hígado y en los músculos, por la inhabilidad de mantener una concentración adecuada de glucosa en sangre, y por factores psicológicos relacionados al incremento del esfuerzo necesario para mantener la fuerza y para disminuir el estado de ánimo.

TABLA 1. Las principales acciones de las hormonas glucorreguladoras y algunos resultados importantes de estas acciones.

HORMONA
ACCIONES GENERALES
DE LA HORMONA
RESULTADOS ESPERADOS
Insulina  Captación de Glucosa de la Sangre
 Síntesis de Glucógeno
 Captación de Aminoácidos de la Sangre
 Síntesis de Proteínas
 Catabolismo de Grasas
 Síntesis de Grasas
Glucosa en Sangre
Glucógeno en Músculos e Hígado
Aminoácidos en Sangre
 Proteínas en los Tejidos
 Ácidos Grasos en Sangre
 Reservas de Grasa en Tejidos
Glucagon  Catabolismo de Glucógeno en Hígado
 Producción de Glucógeno en Hígado a partir de Aminoácidos y Ácido Láctico
 Catabolismo de Grasas

 Glucosa en Sangre

Glucosa en Sangre
Ácidos Grasos en Sangre

Epinefrina (EPI)  Catabolismo de Glucógeno en Hígado
 Catabolismo de Glucógeno en Músculos
 Catabolismo de las Grasas
 Glucógeno en Hígado
 Glucosa en Sangre
 Glucógeno en Músculo
 Ácidos Grasos en Sangre
Cortisol  Producción de Glucógeno en Hígado a partir de Aminoácidos y Ácido Láctico
 Catabolismo de Grasas
 Catabolismo de Proteínas

 Glucosa en Sangre
  Ácidos Grasos en Sangre
↑ Aminoácidos en Sangre
Hormona de Crecimiento (HC)  Captación de Glucosa de Sangre
 Captación de Aminoácidos de Sangre
 Síntesis de Proteínas
 Catabolismo de Grasas
 Glucosa en Sangre
 Aminoácidos en Sangre
 Proteínas en Tejidos
 Ácidos Grasos en Sangre


EFECTOS DE LA INGESTA DE CARBOHIDRATOS EN LA RESPUESTA HORMONAL AL EJERCICIO

La ingesta de carbohidratos inmediatamente antes de y/o durante los ejercicios de resistencia produce alteraciones significativas en las hormonas glucorreguladoras. Estas respuestas incluyen una moderación del típico incremento de epinefrina, cortisol, glucagon, y la hormona de crecimiento, y una menor reducción de la insulina. De hecho, la insulina puede incrementarse con la administración de carbohidratos durante el ejercicio (Figura 2 ). Esta respuesta respalda la premisa de que el mantenimiento de la glucosa en plasma es un papel primario de estas hormonas durante los ejercicios prolongados.


Fig. 1 Descripción esquemática de los cambios de concentración de las hormonas glucorreguladoras en plasma, durante 2h de ejercicios a 70% VO2 máx., cuando los atletas no consumen carbohidratos durante el ejercicio.

La ingesta de 30-60 g de carbohidratos por hora es suficiente para prevenir una caída en la concentración de glucosa en sangre y para retrasar la fatiga durante ejercicios prolongados (Hargreaves, 2000). Los estudios sobre hormonas que utilizan protocolos de alimentación similares, típicamente encuentran que la ingesta de carbohidratos mitiga la respuesta de las hormonas glucorreguladoras ante el ejercicio. En contraste, cuando a los sujetos se les suministra solo 13 g de carbohidratos por hora durante casi 3 h de ejercicio a 70% VO2máx, no hay efecto sobre numerosas variables metabólicas, sobre el esfuerzo percibido, la epinefrina, el cortisol, el glucagon, la insulina, ni el tiempo para que aparezca la fatiga (Burgess et al., 1991ª).

Insulina. Cuando se ingieren carbohidratos durante el ejercicio, las concentraciones de insulina en plasma normalmente se mantienen al mismo nivel que en reposo, o en algunas instancias se incrementan (Aalborg & Felig, 1976; Burgess et al., 1991b; Coyle et al., 1983; Davis et al., 1992; Fritzsche et al., 2000; Murray et al., 1991; Nieman et al., 1998).

Epinefrina (EPI). La ingesta de carbohidratos mitiga el aumento de epinefrina durante el ejercicio, en la mayoría de los estudios (Deuster et al., 1992; Fritzsche et al., 2000;Mitchell et al., 1990; Nieman et al., 1998). En un reporte interesante, los aumentos de epinefrina fueron mitigados durante 122 min. de ciclismo a 62 % VO2 máx y luego de 2.5 h de ciclismo, pero no corriendo a 75% VO2 máx (Utter et al., 1999). No está claro porqué ocurrió esta respuesta específica a la modalidad de ejercicio.


Figura 2. Descripción esquemática de los cambios de concentración de las hormonas glucoreguladoras, durante 2h de ejercicios a 70% VO2máx. cuando los atletas ingieren 30-60g de carbohidratos durante cada hora de ejercicio.

Cortisol. La ingesta de carbohidratos durante el ejercicio puede mitigar también el aumento de la concentración de cortisol durante el ejercicio y por varias horas después de éste (Nieman et al., 1998; Davis et al., 1989). Utter et al. (1999) demostraron que el cortisol de hecho disminuía después de 2.5 h de ciclismo o de carrera cuando los sujetos ingerían una solución de carbohidratos, en comparación a la condición de placebo, en la cual los niveles de cortisol se mantuvieron en los valores pre- ejercicio o ligeramente más altos. Otros han demostrado respuestas similares durante el ejercicio continuo por 2 h (Deuster et al., 1992;Murray et al., 1991, 1995) o después de siete series de ciclismo de 12-min. a 70 % VO2 máx (Mitchell et al., 1990).

Glucagon y Hormona de Crecimiento (GH). El aumento del glucagon y la hormona de crecimiento en sangre durante el ejercicio puede ser atenuado ingiriendo carbohidratos. La ingesta de glucosa bloqueó totalmente la respuesta del glucagon a 4 h de ciclismo a 30% VO2 max (Aalborg & Felig, 1976) pero no afectó la respuesta del glucagon ante el ciclismo intermitente a 70% VO2 máx (Mitchell et al., 1990). Las elevaciones de la hormona de crecimiento en plasma fueron mitigadas después de 2.5 h de ciclismo o de carrera a 75%VO2 máx en sujetos a los que se les habían dado bebidas con carbohidratos, en comparación con otros a los que se les había suministrado una bebida placebo (Nieman etal., 1998; Utter et al., 1999).


Fig. 3 Descripción esquemática de cómo el consumo de bebidas deportivas que contengan carbohidratos, durante los ejercicios intensos prolongados, puede retrasar la fatiga, alterando los combustibles (glucosa y ácidos grasos), las hormonas y los metabolitos relacionados a la fatiga (triptófano y amoníaco libres) en la sangre. Estos cambios en la sangre pueden afectar la función tanto del cerebro como de los músculos, produciendo una mejoría en el rendimiento atlético.

LA POSIBLE FUNCIÓN DE LAS HORMONAS GLUCORREGULADORAS EN EL RETRASO DE LA FATIGA ASOCIADA CON LA INGESTA DE CARBOHIDRATOS
 
La reducida disponibilidad de carbohidratos como combustible (glucógeno y glucosa) y la puesta en marcha de la deshidratación, son los factores limitantes más importantes durante el ejercicio de resistencia, y está bien establecido que la reposición de los carbohidratos y fluidos durante el ejercicio mediante la ingesta de bebidas deportivas debidamente formuladas con carbohidratos retrasará la fatiga y mejorará el rendimiento. Aún así, los mecanismos precisos responsables de los efectos positivos de las bebidas que contienen carbohidratos no se entienden por completo (Davis & Fitts, 1998; Hargreaves, 2000). Coggan & Coyle (1987) sugirieron que el mecanismo principal para retardar la fatiga es el mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre y de la tasa de oxidación de carbohidratos durante las últimas etapas del ejercicio, en las cuales el glucógeno en los músculos es limitado. La ingesta de carbohidratos puede también economizar el glucógeno de los músculos en varios tipos de fibras durante el ciclismo o la carrera intermitente (Hargreaves, 2000). Sin embargo, también es posible que los mecanismos de la fatiga estén dentro del cerebro (Davis, 2000; Gandevia, 1999). La alimentación con carbohidratos puede aumentar la función cerebral y mejorar la sensación de bienestar del sujeto durante elejercicio (Davis, 2000); la mayoría de las personas deja de ejercitarse o comienza a mostrar un rendimiento pobre porque el esfuerzo necesario para continuar se percibe como demasiado grande. Por lo tanto, los beneficios de la ingesta de carbohidratos en retrasar la fatiga pueden incluir una sensación reducida de esfuerzo, una motivación mejorada, un mejor ánimo, y una inhibición reducida de la actividad motora central en las regiones superiores del cerebro (Davis, 2000; Gandevia, 1999). Nosotros proponemos como hipótesis que la ingesta de carbohidratos durante el ejercicio ayuda a mantener la glucosa en sangre; de este modo se reducen las concentraciones en sangre de la epinefrina, el glucagon, el cortisol, y la hormona de crecimiento, y se incrementa la de insulina.

Hipotéticamente creemos que la ingesta de carbohidratos durante el ejercicio ayuda a mantener las concentraciones de glucosa en sangre, reduciendo de esta forma las concentraciones sanguíneas de EPI, glucagon, cortisol y GH e incrementando la insulina. Estos efectos de la ingesta de carbohidratos podrían retrasar el agotamiento de glucógeno en los músculos y en el hígado, incrementar la captación y oxidación de glucosa en los músculos y en el cerebro, y bajar las concentraciones plasmáticas de ácidos grasos libres (AGL) y amoníaco que pueden contribuir a la fatiga central. Es raro que ocurra una caída severa de la glucosa en sangre (hipoglucemia) en el punto de la fatiga. De este modo, la disponibilidad de glucosa para el cerebro probablemente no sea de gran importancia para retrasar la fatiga. Sin embargo, es bien sabido que las disminuciones modestas de la glucosa en plasma pueden causar impedimentos en funciones cognitivas y en el ánimo, aún antes de la activación de la respuesta de las hormonas glucorreguladoras y antes de los tradicionales síntomas del desarrollo de la hipoglucemia (DeFeo et al., 1988; Jones et al., 1990; Merbis et al., 1996). El mantenimiento de la glucosa en sangre para el cerebro puede contribuir a bajar la percepción del esfuerzo frecuentemente observada en estas condiciones. Utter et al. (1999) demostraron recientemente que una percepción del esfuerzo más baja en los sujetos que consumieron bebidas con carbohidratos estaba relacionada con tasas más altas de oxidación de carbohidratos, mayor nivel de glucosa en sangre, mayor insulina, y menor cortisol y hormona de crecimiento. También se observó una menor percepción del esfuerzo con la inyección de glucosa durante ejercicios de baja intensidad (Tabata et al., 1991) y con el consumo de bebidas con carbohidratos durante el ciclismo prolongado a 70% VO2 máx (Burgess et al., 1991b).

La modesta disminución de ácidos grasos libres después de la ingesta de carbohidratos (siendo el resultado de un incremento en la insulina y una disminución de epinefrina, hormona de crecimiento y de cortisol) podría también ayudar a retrasar la fatiga central. ¿Cómo podría funcionar esto? Cuando las concentraciones de ácidos grasos libres en sangre se reducen, las concentraciones de triptofano libre también se reducen. Esto significa que menos triptofano es tomado de la sangre y convertido en serotonina en el cerebro. Se cree que la serotonina promueve la fatiga central (Davis et al., 1992).

La ingesta de carbohidratos también reduce los niveles en sangre de glucagon y cortisol durante el ejercicio, e incrementa los niveles de insulina. Se esperaría que estos cambios redujeran los niveles de amoniaco en la sangre y en el cerebro (Wasserman & Cherrington, 1996); el amoniaco es tóxico para el cerebro y puede también perjudicar el metabolismo en los músculos.

RESUMEN

Las últimas etapas del ejercicio prolongado se asocian comúnmente con un gran incremento de hormonas glucorreguladoras, que indica una incapacidad de mantener la glucosa en sangre, y estos cambios hormonales pueden ser una señal importante de fatiga inminente. El incremento de epinefrina, cortisol, glucagon y la hormona de crecimiento, de la mano de la disminución de insulina, pueden contribuir a la fatiga. La ingesta de carbohidratos durante el ejercicio puede mitigar esta respuesta hormonal glucoreguladora, y en parte, puede ser responsable de un retardo en la puesta en marcha de la fatiga. Cada 15-20 min. durante ejercicios prolongados, los atletas deberían beber 240-350 mL (8-12 oz) de una bebida deportiva que contenga carbohidratos para reemplazar tanto carbohidratos como fluidos. Esto va a prevenir una caída en la glucosa en sangre y probablemente retrase la fatiga. El retraso de la fatiga bajo estas circunstancias puede involucrar tanto a los mecanismos centrales como a los periféricos.

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TRADUCCIÓN
Este artículo ha sido traducido y adaptado de: Davis, J.M. and Brown, A.S. Carbohydrates, hormones and endurance performance. Sports Science Exchange 80, Volume 14, No.1, 2001, por Lourdes Mayol, M.Sc.

 

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