MÚSCULOS VENTILATORIOS
Los músculos de la respiración son los únicos músculos esqueléticos esenciales para la vida. El diafragma, el principal músculo que participa en la inspiración, es inervado por el nervio frénico, que se origina a partir de entre el tercer y el quinto segmento vertebral cervical. Una lesión en la médula espinal a ese nivel, o por encima de él, afecta a la función muscular respiratoria y, por consiguiente, a la ventilación. En la figura 5.3 se ilustra el papel del diafragma en la ventilación. Este músculo funciona como un pistón, con contracción y relajación de las fibras musculares verticales. Con la contracción, las fibras musculares se mueven hacia abajo y desplazan el contenido abdominal, de modo que el abdomen se proyecta hacia fuera, al igual que la pared torácica. En una respiración calmada, la espiración es normalmente pasiva, como consecuencia de la retracción elástica del pulmón; no requiere trabajo y es, por lo tanto, pasiva. Sin embargo, durante la respiración activa, cuando aumentan los requerimientos ventilatorios (p. ej., durante el ejercicio), los músculos intercostales internos y abdominales (recto, oblicuos interno y externo y transverso del abdomen) se incorporan al proceso para hacer descender activamente las costillas. En personas con obstrucción del flujo respiratorio (p. ej., por asma o enfisema), la hiperinsuflación de los pulmones estira el tejido pulmonar y determina una retracción elástica adicional, reduciendo la capacidad de contracción del diafragma.
DISTRIBUCIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO
Los pulmones reciben sangre de las arterias pulmonares, que contienen sangre venosa sistémica procedente del VD y las arterias bronquiales. La arteria pulmonar parte del VD y se divide en las arterias pulmonares principales derecha e izquierda. Estas se bifurcan, a su vez, en ramas correspondientes a las divisiones del árbol bronquial e irrigan las arteriolas pulmonares. La circulación pulmonar es un sistema de baja presión con una presión media normal de aproximadamente 15 mmHg en reposo (valor reducido en comparación con la presión sistólica, que es de unos 120 mmHg). La mayor parte del flujo sanguíneo dirigido a los alvéolos deriva de la circulación pulmonar, en tanto que las arterias bronquiales irrigan la pared de los bronquios y bronquíolos hasta el nivel alveolar. Las arteriolas pulmonares se dividen en capilares pulmonares, que forman redes en las paredes de los alvéolos, donde tiene lugar el intercambio gaseoso. Las venas pulmonares llevan sangre oxigenada procedente de los capilares pulmonares y convergen en las venas pulmonares principales, que desembocan en la AI.
VENTILACIÓN PULMONAR
La ventilación pulmonar (
CAMBIOS VENTILATORIOS
Los regímenes de acondicionamiento físico dan lugar a diversas adaptaciones ventilatorias. Las personas sometidas a entrenamiento aeróbico presentan mayores valores de volumen pulmonar y de capacidad de difusión, en reposo y durante el ejercicio, que las personas sedentarias. Sin embargo, la ventilación no se ve afectada o, en su caso, se ve afectada solo moderadamente por el entrenamiento cardiorrespiratorio. La capacidad ventilatoria máxima aumenta en ocasiones en el entrenamiento con ejercicio, aunque no está claro si aporta alguna otra ventaja que no sea la mayor capacidad de amortiguación del lactato. Probablemente, la ventilación submáxima no se ve afectada, si bien, en determinadas circunstancias, puede disminuir, cuando la menor producción de lactato coincide con una menor necesidad de amortiguar el lactato, lo que da lugar a una reducción de la ventilación.
SISTEMAS DE ENERGÍA
La energía es esencial para producir trabajo mecánico, mantener la temperatura corporal y desarrollar todas las actividades bioquímicas y químicas que tienen lugar en el cuerpo. Para liberar energía, los nutrientes que se consumen (proteínas, hidratos de carbono y grasas) deben ser metabolizados, con el fin de conseguir un compuesto altamente energético llamado trifosfato de adenosina (ATP). En el cuerpo humano, todo el trabajo mecánico producido por la actividad física depende del aporte continuo de ATP. El ATP formado se almacena en los músculos, de modo que esté disponible de forma inmediata para producir movimiento cuando dichos músculos son estimulados. No obstante, las reservas musculares de ATP son limitadas. Si el ATP muscular fuera la única fuente de energía disponible, la actividad física solo duraría unos segundos. Para que el movimiento pueda durar más, el ATP debe ser ulteriormente elaborado por otros medios, que se analizan en la presente sección. La relación entre la duración del ejercicio y las fuentes de energía se ilustra en la figura 5.4.
Metabolismo aeróbico y anaeróbico
En la transición del reposo al esfuerzo máximo, los requerimientos de energía del músculo que se ejercita aumentan sustancialmente. En consecuencia, es necesario resintetizar continuamente ATP para mantener la demanda energética del movimiento. Así pues, el músculo que se ejercita debe poseer una alta capacidad energética a fin de producir el suficiente ATP, de modo que la actividad pueda continuar. La producción de energía depende en buena medida de los sistemas respiratorio y cardiovascular, que se encargan del aporte de oxígeno y nutrientes y de la eliminación de productos de desecho, con el fin de mantener el equilibrio interno de las células.
FIGURA 5.4. Comparación de distintas actividades y vías energéticas utilizadas (ATP, trifosfato de adenosina; PCr, fosfocreatina; ATP + PCr + ácido láctico, glucólisis anaeróbica; transporte de electrones-fosforilación oxidativa, oxidación aeróbica). Tomado de Premkumar K. The Massage Connection, Anatomy and Physiology. 2nd ed. Baltimore, MD: Lippincott Williams & Wilkins; 2004, con autorización.
Metabolismo anaeróbico
TRIFOSFATO DE ADENOSINA
El ATP es el agente de transferencia de energía más idóneo que se encarga de satisfacer todas las necesidades de energía de la célula (36). La energía liberada por la hidrólisis del ATP, compuesto altamente energético, para formar difosfato de adenosina (ADP) y fosfato inorgánico (Pi), alimenta las contracciones del músculo esquelético. Esta reacción es catalizada por la enzima ATPasa:
La cantidad de ATP directamente disponible en el músculo en cualquier momento es relativamente pequeña, por lo que el compuesto ha de resintetizarse continuamente si el ejercicio dura más de unos pocos segundos. Las fibras musculares contienen la maquinaria necesaria para producir ATP a través de tres vías: la fosfocreatina (PCr), la glucólisis anaeróbica y la oxidación aeróbica de nutrientes, para formar dióxido de carbono y agua.
FOSFOCREATINA
El sistema de la PCr transfiere el fosfato de alta energía de la PCr para refosforilar el ATP partiendo del ADP (mediante la enzima creatina cinasa), según la reacción siguiente:
Este sistema es rápido, ya que supone un único paso enzimático (es decir, una sola reacción química). No obstante, la PCr existe en cantidades limitadas en las células, por lo que la cantidad de ATP que puede producirse es igualmente limitada, suficiente para 5 o 10 s de ejercicio extenuante. El oxígeno no se ve implicado en la refosforilación de ADP a ATP,