Metabolismo proteico en el músculo y deportes de fuerza.

Como adelantamos en el post anterior, Metabolismo proteico en el músculo en la práctica deportiva, diferenciamos entre dos disciplinas a la hora tanto de diseñar protocolos de entrenamiento, pautas nutricionales así como comprensión de los cambios metabólicos o fisiológicos que se producen en nuestra “máquina” cuando practicamos de forma repetida ejercicios de tipo aeróbico o anaeróbico. Si bien estoy de acuerdo que esta clasificación puede dar lugar a multitud de matices, lo cierto que es necesitamos concretar de algún modo para poder clasificar y generalizar de alguna forma las distinas opciones de las que disponemos. Esta clasificación básicamente diferencia entre el tipo de sustrato (combustible energético) utilizado en función del esfuerzo y tiempo ejecutado.

En este post intentaremos comprender como responde el metabolismo de las proteínas musculares en ejercicios de fuerza. Incluir protocolos de fuerza en nuestros entrenamientos es, de lejos, el tratamiento no farmacológico más seguro que existe para combatir la pérdida de masa muscular asociada con el envejecimiento  y otras patologías. La industria farmacéutica dedica enormes recursos en la investigación de fármacos con efecto anabólico y nutracéutico, sin embargo, a día de hoy, no hay color, y la única vía para mantener o incrementar la masa muscular es el entrenamiento de fuerza.

La acumulación aguda de entrenos de fuerza, incrementa la síntesis de proteínas musculares (SPM) y con el paso del tiempo, puede dar lugar a un balance proteico neto positivo (SMP > rotura de proteínas musculares (RPM))(1).

 

El equilibrio del recambio de proteína del músculo esquelético entre la síntesis de proteínas y la degradación del músculo esquelético cambia del balance neto negativo (-) en el estado ayuno (postabsorción) a positivo (+) después de la ingesta de AA (postprandial), principalmente debido a una regulación positiva de la síntesis proteica. La sensibilidad anabólica a la disponibilidad de AA se atenúa con la edad, lo que puede dar como resultado una respuesta sintética aguda disminuida después de la ingestión de comida en músculo viejo (+) en comparación con músculo joven (++).

El incremento de SPM debido al entrenamiento agudo de fuerza produce incremento en el tamaño de las fibras musculares, que con el paso de las semanas provocará incremento del área total transversal del músculo (2).

Hipertrofia y cambios de la estructura del músculo en respuesta al entrenamiento de fuerza o alta intensidad.

El entrenamiento de resistencia induce a adaptaciones tanto neuronales como musculares. Está bien aceptado que existe un retraso antes de la aparición de la hipertrofia muscular y que el aumento de fuerza inicial se debe principalmente a la intervención de factores neuronales (3). A las pocas semanas de realizar entrenos de contracción máxima se producen aumentos en la conducción neuronal, aspecto que se aprecia observando la actividad electromiográfica integrada (EMG):

  • Narici et al. observó un incremento del 8% en EMG del múculo vasto lateral tras 8 semanas de entreno de fuerza isocinético (estudio).
  • En el trabajo de Hakkinen et al. se encontró aumento del 23% del EMG en la rodilla después de 10 semanas de entrenamiento de fuerza (estudio).

En relación a la hipertrofia muscular, será necesario periodos de 8 a 12 de semanas de entrenamiento de resistencia. Para estudiar la respuesta anabólica al entrenamiento de fuerza, las investigaciones se centran en el impacto que tiene: a) intensidad, b) número de repeticiones y c) modo de contracción.

La SPM tras un entrenamiento de resistencia/fuerza se ve incrementanda de 2 a 4 veces respecto a la media (en reposo el recambio de proteínas musculares va de 0.05% h¯¹ o 1.2% d¯¹).

Si estudiamos la respuesta en la SMP en función de la intensidad, históricamente se ha pensado en una relación hiperbólica, sin embargo, es más bien sigmoidea (gráfica para ver la diferencia)

con una mínima diferencia entre trabajar al 20 y 40% de resistencia máxima, incremento hasta el 60% y ningún aumento adicional significativo hasta el 90%(4). Explicamos brevemente a continuación el concepto de resistencia máxima.

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El concepto de repetición máxima (RM)

RM o repetición máxima, representa la referencias más utilizada a la hora de llevar a cabo diseños de protocolos y planes de entrenos. Es la cantidad máxima de carga que una persona puede mover en una sóla repetición y sin necesidad de alterar la técnica. Este concepto se aplica a 1RM. Existen unas tablas para determinar qué % de peso respecto al máximo se puede levantar para un determinado número de repeticiones.

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Trabajos de 1RM al 60, 75 y 90% aumentan la SPM en post entreno en tiempos de 90 a 150 minutos y la respuesta dependerá del estado nutricional de la persona, estado físico y volumen e intensidad del entreno ejecutado. Tras un entrenamiento de resistencia existe un periodo en el cual la SPM permanece en valores posabsorción, puede que durante el entreno ocurra una especie de tapón o cuello de botella debido a la supresión de los efectos del ATP en el recambio de la SPM (durante la contracción muscular la SPM se puede ver suprimida).

Junto con otros mecanismos al mencionado anteriormente, durante el entrenamiento e inmediatamente después, puede existir un periodo de latencia, que explicaría la situación de RPM. Pasado un tiempo, nuestro organismo estará en disposición de incrementar la SPM en un rango de 45 minutos a 2-3 horas, periodo en el que en ausencia de ingesta de proteina dietética, se producirá un balance negativo de proteínas musculares. Es decir, aunque entrenar fuerza es un potente estímulo para la SPM, en situación de ayuno o ingesta dietética inadecuada, se puede producir un estado catabólico.

La mayoría de las investigaciones han estudiado los efectos agudos del entrenamiento de resistencia en el metabolismo de las proteínas musculares. Es complicado extrapolar los resultados a intervenciones de mayor duración, debido a la dificultad de las técnicas de las que disponemos para realizar las mediciones. Por ejemplo, sujetos sedentarios al ejercitarse una sóla vez presentan una mayor respuesta de SPM que sujetos bien entrenados (aproximadamente en un 50%). Hay una respuesta en forma de amortiguación en individuos entrenados. Esto explica por qué el proceso de hipertrofia no es lineal y sujetos con buena forma física verán como tienen ratios bajos de recambio proteico.

Algunas conclusiones hasta ahora

La intensidad de trabajo para maximizar la hipertrofia muscular puede situarse en torno al 65-75%.

Los tiempos de recuperación no deben exceder los 2 minutos.

Necesidades de ingesta de proteína y búsqueda de hipertrofia

En general, las proteínas contribuyen de forma escasa en términos de combustible energético y en sujeto en estado óptimo de salud , este macronutriente aporta como mucho el 10% de las necesidades. Esto no significa que la ingesta de proteínas no sea importante en personas que entrenen resistencia con idea de ganar masa muscular, ya que las necesidades de ingesta estarán incrementadas respecto a personas sedentarias. En el siguiente esquema podemos observar el metabolismo de las proteínas.

En números, la entrada de aminoácidos en el “pool” y en letras, las salidas.

Los aminoácidos  libres estarán disponibles en el pool y en mayor medida en los tejidos. Hay 3 vías por las que los AA pueden acceder al pool:

  • Tras la ingesta dietética.
  • Ruptura de proteínas procedente de tejidos.
  • AA no esenciales formados a partir de NH3 y una fuente de carbono

Una vez en el pool, tenemos 4 vías por las que los AA pueden metabolizarse:

  • Reabsorción en el intestino.
  • Incorporación en forma de proteínas en los tejidos.
  • Oxidación.
  • Incorporase en lípidos o hidratos como reserva de energía.

Es importante distinguir entre dos conceptos: degradación y síntesis.

Degradación= turnover (flujo) – ingesta + infusión.

Síntesis = turnover – oxidacióno excreción urinaria.

El nivel total de nitrógeno en el cuerpo puede conocerse por el balance de nitrógeno. Se trata de medir la cantidad de nitrógeno ingerido y el excretado. En el caso de que la ingesta supere a la excreción, el balance de nitrógeno será positivo y negativo en el caso contrario. En general, sobre la base de este cálculo se han estimado las necesidades de ingesta de proteínas para la población “normal”, pero en el caso de práctica deportiva y en concreto tras entrenamiento de resistencia, las pérdidas de proteínas en el músculo y en el hígado pueden llegar a considerarse como muy importantes, es decir, las personas con protocolos de entrenamiento periódico de fuerza presentan mayores tasas de degradación de proteínas así como daño muscular.

Ingesta de proteínas junto a carbohidratos antes del ejercicio, importante.

La presencia de alanina, glutamina así como la acumulación/excreción de urea y amonio (ambos productos resultantes del metabolismo de las proteínas) evidencian que tras el entrenamiento de fuerza se producen incrementos en el metabolismo de los aminoácidos de cadena ramificada (AACR). Esto puede deberse a la activación (dependiente de la intensidad del ejercicio) de la enzima oxoácido-dehidrogenasa de cadena ramificada, proceso que ocurrirá en las situciones siguientes:

a) directamente proporcional a la disponibilidad de AACR (5)

b) inversamente proporcional a la disponibilidad de glucógeno (6)

Estos postulados sugieren que la ingesta de hidratos de carbono junto a proteínas en pre-entreno puede ser de enorme interés.

Un incremento en la oxidación de los AACR implica un aumento en la recomendación de ingesta diaria de AACR. Aquí tendríamos que individualizar en el tipo de entrenamiento ejecutado, pues la tasa de oxidación de los AACR no parece ser la misma en entreno endurance y fuerza. Lo encontraremos aumento en el primer escenario, tanto en entreno como en reposo, respecto al entrenamiento de fuerza, en el que debido a la tipología del esfuerzo realizado, otros mecanismos van a actuar como combustible energético, como ya es sabido fosfágenos y glucógeno.

Músculo y su relación con proteína y aminoácidos

Partiendo de la base de que entrenar incrementa las necesidades de ingesta de proteínas, aún podemos personalizar más los protocolos dietéticos, en función del tipo de entrenamiento ejecutado.

Comprender la interación entre el metabolismo de las proteínas musculares durante y en post entreno es de vital importancia. En el músculo tenemos el 40% de las proteínas totales en el cuerpo de un adulto y el recambio proteico puede llegar a ser del 50% del total.

La actina y la miosina son dos de las proteínas más abundantes en el cuerpo de los mamíferos y se encuentran principalmente en el músculo, representando el 65% del total de las proteínas presentes en el mismo. La composición primaria de los AA tiene un efecto sustancial en la composición de los AA liberados de la proteína en el músculo durante su descomposición y retirada en la síntesis. Merece especial atención la proporción de AACR, leucina, valina e isoleucina, que pueden representar el 20% del total de los amino ácidos liberados de la proteína.

Tras una comida sin presencia de proteínas las concentraciones de las mayorías de los AA esenciales y no esenciales en plasma disminuyen por debajo de los niveles basales a las 5-7 horas. La concentración muscular de AA esenciales también disminuyen.

En el caso de una comida rica en proteínas, los AA en plasma aumentan transitoriamente hasta 1 y 3 horas después de la ingesta. Algunos AA no esenciales y la histidina vuelven a caer por debajo de los niveles basales tras 5-7 horas ingesta. En el músculo, treonina, valina, leucina, lisina y alanina aumentan a la 1-3 horas post almuerzo. En general, una comida alta en proteínas provoca un aumento en la concentración plasmática que en el músculo.

A medida que el estado post absortivo progresa, la síntesis de proteínas disminuye y su descomposición se acelera. En este momento, la absorción de glucosa en el músculo se minimiza y la glucogenólisis avanza, la producción de alanina cede en favor de la producción de glutamina, con la mayor parte del nitrógeno proveniente de los AACR liberado de la degradación de la proteína muscular.

Referencias

(1) Daniel J. Wilkinson, Martino V. Franchi, Matthew S. Brook, Marco V. Narici, John P. Williams, William K. Mitchell, Nathaniel J. Szewczyk, Paul L. Greenhaff, Philip J. Atherton, Kenneth Smith. A validation of the application of D2O stable isotope tracer techniques for monitoring day-to-day changes in muscle protein subfraction synthesis in humans; American Journal of Physiology – Endocrinology and Metabolism Published 1 March 2014 Vol. 306 no. 5, E571-E579

(2) Seynnes OR, de Boer M, Narici MV. Early skeletal muscle hypertrophy and architectural changes in response to high-intensity resistance training. J Appl Physiol. 2007;102(1):368–373.

(3) Hakkinen K, Kallinen M, Linnamo V, Pastinen UM, Newton RU, Kraemer WJ. Neuromuscular adaptations during bilateral versus unilateral strength training in middle-aged and elderly men and women. J Appl Physiol 158: 77– 88, 1996

(4) Kumar V, Selby A, Rankin D, et al. Age-related differences in the dose-response relationship of muscle protein synthesis to resistance exercise in young and old men. J Physiol. 2009;587(pt 1):211–217.

(5) Knapik, J., Meredith, C, Jones, B., Fielding, R., Young, V. & Evans, W (1991). Leucine metabolism during fasting and exercise. Journal of Applied Physiology 70:43-47

(6) Wagenmakers, A.J.M., Beckers, E.J., Brouns, F., Kuipers, H., Soeters, P.B., vander Vusse, G.J. & Saris, W.H.M (1991). Carbohydrate supplementation, glycogen depletion, and aminoacid metabolism during exercise. American Journal of Physiology 260:E883-E890

 

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