SSE #111: Evaluación de la hidratación en el laboratorio y en el campo

De acuerdo con el libro de Eric Klinenberg Ola de Calor: Una Autopsia Social de Desastres en Chicago, “la pérdida de vidas humanas durante períodos calurosos en verano supera la causada por el resto de los eventos climáticos combinados, incluyendo rayos, lluvia, inundaciones, huracanes y tornados” (Klinenberg, 2002).

Publicado

febrero 2013

Autor

Nina S. Stachenfeld, PhD

Temas

HIDRATACIÓN

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PUNTOS CLAVE

  • En Estados Unidos, “la pérdida de vidas humanas debida al sobrecalentamiento durante períodos calurosos en verano supera la causada por el resto de los eventos climáticos combinados, incluyendo rayos, lluvia, inundaciones, huracanes y tornados” (Klinenberg, 2002).
  • La evaporación del sudor es necesaria para disipar el calor durante el ejercicio o cualquier condición en la que aumente la temperatura central. La sudoración depende del volumen adecuado de sangre.
  • La deshidratación (hipohidratación) es el resultado de la sudoración a largo plazo en ausencia de la reposición de líquidos y generalmente está asociada con un incremento en las concentraciones de sodio en plasma y la osmolalidad del plasma (hipovolemia hiperosmótica). La hipohidratación también puede ocurrir simultánea a grandes pérdidas de sodio (hipovolemia hiposmótica).
  • La hiponatremia asociada al ejercicio se relaciona generalmente con la ingesta excesiva de líquidos hipotónicos mayor a la excreción (hiponatremia hipervolémica). La hiponatremia también puede estar relacionada con altas concentraciones de sodio en sudor coincidente con grandes pérdidas de volumen de sudor (hiponatremia hipovolémica-deshidratación), que es más común en eventos de ultra resistencia.
  • Los estudios de campo proporcionan los valores reales durante competencias deportivas y pueden aplicarse inmediatamente al atleta. Sin embargo, el ambiente para la recolección de datos es menos controlable.
  • Los estudios de laboratorio requieren un paso adicional para trasladar los resultados en el campo. Sin embargo, estos estudios proporcionan información sobre los efectos, respuestas o mecanismos fisiológicos.

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con el libro de Eric Klinenberg Ola de Calor: Una Autopsia Social de Desastres en Chicago, “la pérdida de vidas humanas durante períodos calurosos en verano supera la causada por el resto de los eventos climáticos combinados, incluyendo rayos, lluvia, inundaciones, huracanes y tornados” (Klinenberg, 2002). Durante el ejercicio, especialmente durante la exposición al calor, los músculos que trabajan aumentan la temperatura central. Con el fin de evitar un sobrecalentamiento, los fluidos se mueven desde el torrente sanguíneo a la piel, donde pueden evaporarse en forma de sudor, enfriando así el cuerpo. Por lo tanto, es esencial mantener el volumen sanguíneo para la termorregulación óptima durante el ejercicio. En los seres humanos, el principal método para el mantenimiento de los fluidos corporales, incluyendo el volumen de sangre, es a través del consumo de líquidos, aunque una pequeña cantidad (~10%) de agua se genera por las células durante el metabolismo. Debido a que el mantenimiento de fluidos es tan importante para la supervivencia, los seres humanos tenemos una serie de mecanismos importantes para detectar cambios en la cantidad total de líquido en el cuerpo y su composición.

En esta revisión, se describen estos mecanismos, seguido de su funcionamiento durante el ejercicio. Después, describiremos cómo la deshidratación y la hiponatremia asociada al ejercicio (HAE) se producen cuando el cuerpo se lleva al extremo y es incapaz de emplear los mecanismos diseñados para mantener la hidratación y tonicidad apropiadas para soportar la función humana. Finalmente, se discuten las ventajas y desventajas de las mediciones en laboratorio y campo.

REGULACIÓN DEL BALANCE DE LÍQUIDO

Completar un maratón o un evento de resistencia similar, típicamente resulta en una pérdida de agua del cuerpo de ~2-3%, acompañada con aumentos en las concentraciones de sodio plasmático de ~5-7 mmol/L (Sawka et al., 2007). El cerebro controla los líquidos del cuerpo y recibe información sobre los cambios en los niveles de líquido corporal a partir de tres fuentes principales: osmorreceptores centrales, angiotensina II central y barorreceptores periféricos. Esta información se transmite a las áreas clave en el cerebro responsables de desencadenar respuestas apropiadas a la perturbación específica en el nivel de líquido corporal. Los osmorreceptores son sensibles a cambios muy pequeños en la osmolalidad o tonicidad (en relación con la cantidad de sodio en sangre), por lo que sólo se requiere un cambio de alrededor del 2% en la osmolalidad para desencadenar el aumento de la sed y de la hormona vasopresina arginina (AVP, por sus siglas en inglés). Ésta es la principal hormona responsable de inducir la retención renal de agua libre, por lo que durante los períodos de pérdida de agua AVP puede ser clave para evitar la deshidratación. AVP es también uno de los vasoconstrictores más potentes del cuerpo, por esto también contribuirá al mantenimiento de la presión arterial durante períodos de bajo volumen sanguíneo.

Los cambios en los fluidos corporales también son detectados por barorreceptores periféricos. Estos barorreceptores se encuentran en el atrio y detectan cambios en la presión cuando se pierde o gana el volumen sanguíneo central. Estos receptores son importantes, pero requieren un cambio aproximado de 10% en la presión antes de desencadenar respuestas por el cerebro y el riñón para estimular los receptores de sed o incrementar la retención de líquidos. Nosotros somos expertos en medir los cambios de los receptores tanto osmóticos como de volumen en el laboratorio, así como sus respuestas reguladoras de fluidos a dichos cambios.

DESHIDRATACIÓN

Un gran número de variables pueden afectar la termorregulación durante el ejercicio, incluyendo el estado de hidratación, duración e intensidad del ejercicio, condiciones ambientales, aclimatización al estrés por ejercicio en el calor, la capacidad de trabajo (VO2máx), condición física y factores personales como medicación, uso de suplementos, sueño y enfermedad. La hipertermia ocurre durante el ejercicio cuando el calor generado por los músculos se acumula más rápido que el calor disipado a través del aumento en la sudoración y el flujo sanguíneo de la piel (Adolf, 1947). Dependiendo de la intensidad y los factores ambientales, la producción de calor puede ser tanto como 15-20 veces mayor que en reposo y puede elevar la temperatura corporal central en 1 °C cada 5 min si no se disipa el calor (Nadel et al., 1977). Por lo tanto, la pérdida significativa de agua se produce debido a la sudoración, que es necesaria para disipar el calor durante el ejercicio o cualquier condición en la que aumente la temperatura central. La hipohidratación o depleción de volumen se asocia generalmente con un aumento en la concentración de sodio plasmático y la osmolalidad en plasma, “hipovolemia hiperosmótica”. La hipohidratación que se produce concomitante con grandes pérdidas de sodio se llama hipovolemia hiposmótica. En general, un atleta puede perder 2-3% del peso corporal durante un evento de larga distancia sin ningún efecto negativo sobre la salud o el rendimiento (Sawka et al., 2007). De hecho, se espera dicha pérdida de agua después de una carrera o entrenamiento de larga distancia, sobre todo en un ambiente caluroso.

A pesar de la información proporcionada a los atletas y el aumento en el número de estaciones de agua que hay en una carrera, se ha reportado una incidencia mayor a 2% de deshidratación en 50-70% de los participantes en carreras largas y mayor al 4% de deshidratación en ~30% de los participantes (Speedy et al., 1999; Noakes et al., 2005). La deshidratación disminuye la capacidad física y mental para el ejercicio, compromete las funciones cardiovasculares y termorreguladoras (es decir, atenúa la sudoración, por lo que aumenta el riesgo de complicaciones relacionadas con el calor, por ejemplo, el agotamiento por calor o el golpe de calor), reduce el volumen latido y aumenta la frecuencia cardiaca, por lo que excede la tensión en el sistema cardiovascular. Además, la hipovolemia asociada con la deshidratación también puede reducir la presión arterial, lo que agrava aún más la tensión cardiovascular. Por lo tanto, la deshidratación puede reducir la intensidad del ejercicio o hacer que cese por completo el ejercicio. La única manera de evitar la deshidratación es a través de la ingesta de líquidos.

HIPONATREMIA ASOCIADA AL EJERCICIO (HAE)

La hiponatremia asociada al ejercicio puede ocurrir cuando los atletas reducen sus concentraciones de sodio en suero en ≥5 mmol/L durante ejercicios de resistencia (Speedy et al., 2001; Almond et al., 2005). Esta condición puede suceder cuando los atletas que compiten en eventos de larga duración ingieren líquidos hipotónicos en exceso mayor a lo que son capaces de excretar (hiponatremia hipervolémica), o cuando el sudor de los atletas tiene concentraciones de sodio inusualmente altas simultáneo a grandes pérdidas de volumen por sudor (hiponatremia hipovolémica). La mayoría de los atletas toleran una caída sustancial de la concentración de sodio sin presentar síntomas (Speedy et al., 2001). Sin embargo, en aquellos atletas que no pueden tolerar estas pérdidas o cuando la HAE es extrema (sodio sérico de 120-125 mmol/L), las consecuencias pueden ser graves (edema cerebral y encefalopatía metabólica, daño cerebral permanente, muerte). La hiponatremia hipervolémica, la más común de los dos tipos, se ha atribuido a beber excesivamente junto con niveles inapropiadamente elevados de AVP o una respuesta inadecuada a la AVP (Verbalis, 2003) que conduce a una retención excesiva de agua libre (Sawka et al., 2007). Por supuesto, ¿la conducta (beber en exceso) puede anular el poder de estos sistemas fisiológicos?

Las mujeres están en mayor riesgo de HAE y este riesgo se ha atribuido a su menor peso y tamaño corporal, el consumo excesivo de agua y mayores tiempos de carrera en relación con los hombres (Speedy et al., 2001; Almond et al., 2005). Aunque estos factores contribuyen a la mayor incidencia de HAE en las mujeres, es probable que sus niveles más altos de estradiol en plasma y/o tejidos, también desempeñen un papel en el aumento de su mayor riesgo. El estradiol se asocia con una mayor retención de agua libre y alteraciones en la distribución del líquido independientemente del tamaño corporal o la conducta del consumo de líquidos (Ayus y Arieff, 1996; Stachenfeld et al., 2001; Stachenfeld & Taylor, 2005). Además, las mujeres en edad reproductiva son más propensas a la hiponatremia postoperatoria (Ayus y Arieff, 1996). Más importante aún, la exposición al estradiol puede dejar a las mujeres más susceptibles a las consecuencias extremas de la HAE. Tanto hombres como mujeres que se sometan incluso a una cirugía menor, una combinación de anestesia, el estrés postquirúrgico y las náuseas, pueden conducir a un aumento dramático en AVP, que se relaciona con la inflamación cerebral y daños principalmente en las mujeres (Ayus y Arieff, 1996). Por lo tanto, el estradiol puede jugar un papel significativo para que se presente un mayor riesgo de edema cerebral y encefalopatía encontrado en mujeres, lo que indica una etiología más compleja que simplemente tener un menor tamaño corporal, tiempos mayores de carrera y normas culturales sobre la conducta de beber que contribuyen a las diferencias entre géneros de HAE (Almond et al., 2005).

CÓMO EVALUAR LA HIDRATACIÓN EN CAMPO Y EN LABORATORIO

Una dinámica importante que existe al estudiar la respuesta reguladora de líquido en el ejercicio es la que se da entre la investigación de campo y de laboratorio.

INVESTIGACIÓN DE CAMPO

En la investigación de campo, el científico tiene la ventaja de estudiar las respuestas bajo las condiciones que el atleta enfrentará durante la competencia. Además, los atletas están realizando su propia actividad específica con el equipo que utilizan para la competencia. En el laboratorio, con pocas excepciones como correr, hacer remo o ciclismo, estas condiciones sólo pueden simularse para estar tan cerca como sea posible al deporte real. Por lo tanto, la información derivada de un estudio de campo realizado cuidadosamente, debe valorarse inmediatamente y puede aplicarse fácilmente al atleta en particular.

Sin embargo, durante los estudios de campo las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad, no pueden controlarse y pueden variar a lo largo de los días de investigación, práctica o días de entrenamiento y competencia. La recolección de sudor, orina o sangre, puede ser difícil durante el entrenamiento o competencia, ya sea porque el equipo necesario no es portátil o el proceso de recolección interfiere con la carrera o sesión de entrenamiento. Además, es un reto realizar estudios de intervención en campo porque las intervenciones con fines de investigación pueden impactar al rendimiento. Por lo tanto, en el campo, la información recopilada es importante pero puede estar limitada a estudios observacionales.

Para determinar la hidratación en campo se utilizan varios sistemas sofisticados tales como los refractómetros portátiles para determinar la gravedad específica de la orina. La duración de la orina puede contarse en segundos para estimar el volumen si la recolección no es viable; los atletas pueden estimar su propia ingesta de líquidos cuando se les suministran las botellas o vasos; el peso corporal puede medirse antes, durante y después del evento o sesiones de entrenamiento para determinar el volumen de sudoración y pueden utilizarse sistemas simples de recolección de sudor (por ejemplo, parches) para medir la composición de electrolitos en sudor. Durante las carreras, el investigador puede determinar y registrar las condiciones ambientales en el día de la carrera y hacer un seguimiento a través del tiempo. También están disponibles los monitores de gas mínimamente invasivos para medir variables fisiológicas como frecuencia cardiaca, temperatura y sangre.

INVESTIGACIÓN DE LABORATORIO

La investigación observacional en campo plantea preguntas que se pueden explorar en un ambiente más controlado en el laboratorio. Las intervenciones pueden utilizarse en el laboratorio con el fin de determinar mecanismos que expliquen respuestas o el rendimiento en campo, o explorar mecanismos que expliquen el impacto del ejercicio o la actividad física en los sistemas fisiológicos.

Es necesaria la investigación en el laboratorio con el fin de controlar cuidadosamente las condiciones para estudiar los mecanismos involucrados en la regulación de los líquidos y electrolitos. Los estudios que demostraron que el consumo de sodio durante el ejercicio mantuvo el volumen plasmático sin suprimir la sed y las hormonas reguladoras de fluido, se realizaron en el laboratorio (Nose et al., 1988a, 1988b, 1988c). Con el consumo de sal, los sujetos fueron más capaces de mantener los líquidos dentro de los compartimientos necesarios para apoyar la sudoración (Nose et al., 1988a). Otro ejemplo es el estudio de HAE. Se ha demostrado que es difícil examinar los mecanismos de HAE en el campo debido a que los estudios son retrospectivos; es decir, que se examina a los atletas después de que han llegado a estar hiponatrémicos durante una carrera, pero no se colocan en grupos de HAE antes de la carrera y no puede controlarse la conducta de consumo de líquido para inducir HAE en el campo. Tales estudios prospectivos sólo se pueden realizar en el laboratorio, donde un ambiente controlado proporcionó el primer estudio prospectivo para examinar los factores de riesgo asociados con HAE. Algunos sujetos con antecedentes de hiponatremia fueron reclutados en el laboratorio y realizaron un ejercicio de larga duración consumiendo un exceso de líquido (agua) controlado con precisión (Stachenfeld & Taylor, 2009). Estos estudios demostraron que la retención de agua, no la pérdida de sodio, fue el principal contribuyente para la menor [Na2+] durante el ejercicio en mujeres con riesgo de HAE. Además, las intervenciones de hormonas sexuales sugirieron que la pérdida de sodio podría ser un factor más importante en HAE en las mujeres durante un aumento de la exposición a la progesterona.

APLICACIONES PRÁCTICAS

  • Hay una gran variabilidad individual entre los atletas y/o personas activas en cuanto a las pérdidas de agua y sodio a través del sudor, por lo que los atletas deben practicar su régimen de reposición de líquidos cuando estén entrenando para un evento. La cantidad de sodio y líquido necesarios difiere entre atletas y depende mucho de las condiciones: 1. Determinar la tasa de sudoración a partir de los cambios del peso corporal durante el entrenamiento. (1 kg (2.2 lb) de masa corporal ≈1 L (34 oz) de pérdida de agua corporal); 2. Monitorear el consumo de líquido; 3. Determinar la mejor manera de mantener los electrolitos durante la carrera.
  • El consumo de sodio durante ejercicios de larga duración puede: 1. Mejorar la retención del volumen de líquido corporal total y por compartimento; 2. Aumentar el contenido de sodio plasmático; 3. Mantener la sed; 4. Estimular a los riñones para retener agua.
  • Evaluar la masa corporal y la osmolalidad del sodio plasmático y en orina cuando sea posible antes y después de las sesiones de entrenamiento y carrera.
  • Un litro (34 oz) de una bebida deportiva que contiene 20 mEq/L de sodio proporcionará 460 mg de sodio.
  • Aunque el nivel de líquido corporal relacionado con la deshidratación y la HAE es completamente diferente, algunos de los síntomas como malestar general, náusea, aturdimiento, mareos y fatiga, pueden traslaparse. Por lo tanto, si no pueden conseguirse los cambios en el peso corporal o una muestra de sangre, es importante la evaluación del consumo de líquidos y la micción durante la sesión de ejercicio antes de decidir el tratamiento.
  • Los atletas que pierden volúmenes grandes de sudor deben considerar consumir sodio adicional en forma de bebidas deportivas con contenidos mayores de sodio o en barras, geles o polvos de electrolitos o tabletas que proporcionen sodio extra.
  • Las bebidas deportivas son hipotónicas con respecto al plasma, así que los atletas que las utilizan no deben asumir que son inmunes a la HAE.

RESUMEN

Tanto la deshidratación como la HAE pueden ser peligrosas durante ejercicios a largo plazo, de modo que todos los atletas compitiendo o entrenando para eventos de larga distancia deben aprender cómo regular sus líquidos y electrolitos corporales. Existe una gran variabilidad entre los individuos, así que no hay un protocolo para beber o comer durante el entrenamiento o competencia que funcione para todos los atletas. Es por esta razón que los atletas deben monitorear su pérdida de sudor y el consumo de líquidos durante el entrenamiento y deben hacerlo en el mayor número posible de condiciones ambientales. Los estudios de campo son esenciales para la determinación de los retos que enfrentan los atletas y son principalmente de naturaleza observacional, para no interferir con el entrenamiento o competencia de los atletas. Estos estudios observacionales son la base de las preguntas acerca de los mecanismos de acción que se pueden estudiar en el laboratorio. En el laboratorio, las condiciones ambientales pueden controlarse estrictamente, y pueden medirse con precisión el consumo y excreción de líquidos y electrolitos. Es en los estudios de laboratorio donde se pueden determinar los mecanismos fisiológicos con el objetivo final de mejorar la salud y el rendimiento en el campo. Los atletas de resistencia deben tratar de mantener la pérdida de líquidos cerca del 2% del peso corporal. Así, durante breves sesiones de ejercicio (~1-2 h) se recomienda beber a libre demanda agua potable o bebidas deportivas. Sin embargo, durante las sesiones de ejercicios que se espera sean mayores a 2 h, el atleta debe planificar estrategias específicas y practicadas de hidratación y reposición de electrolitos para proteger la salud y el rendimiento.

REFERENCIAS

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Verbalis, J.G. (2003). Disorders of body water homeostasis. Best Practice Res. Clin. Endocrinol. Metab. 17: 471-503.

TRADUCCIÓN
Este artículo ha sido traducido y adaptado de: Stachenfeld N.S. (2013). Assessing Hydration in the Laboratory and Field. Sports Science Exchange 111, Vol. 26, No. 111, 1-4, por la L.N. Adriana de la Parra Solomon.

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