La energía para las contracciones musculares

La energía necesaria para contraer nuestros músculos y por lo tanto para realizar cualquier actividad física proviene de una sóla fuente: El ATP (adenosín trifosfato). Cuando el ATP se rompe en ADP (adensín difosfato) y Pi (fosfato) se libera energía, y esta es la energía que se usa para contraer los músculos.

El cuerpo tiene distintos caminos para producir el ATP; y es de vital importancia para el cuerpo tener estos mecanismos porque sólamente se puede almacenar en el músculo una cantidad pequeña de ATP. Esta cantidad solo permite unos cuantos segundos de máximo esfuerzo muscular.

Es por esta razón que el ATP debe ser suministrado a los músculos de forma continuada durante el esfuerzo muscular. Hay 3 maneras en las que el cuerpo produce el ATP, todas ellas tienen lugar de forma predominante en las mitocondrias celulares:

* Por el Sistema de fosfágeno: La rotura química de la fosfocreatina (PC) un mecanismo anaeróbico (es decir que no utiliza oxígeno).

* Por Glicolisis anaeróbica: También un mecanismo anaeróbico.

* Por Fosforilación oxidativa: (Ciclo de Kreb y transporte de electrones) mecanismo aeróbico que utiliza oxígeno.

El Sistema de fosfágeno

La fosfocreatina (PC), está almacenada en el músculo así como una pequeña reserva de ATP. Un músculo descansado contiene unas 5 veces más fosfocreatina que ATP. Hemos visto que al romper el ATP este produce energía así como ADP y Pi, pues bien, la fosfocreatina al romperse también libera energía que es utilizada para recombinar el ADP y Pi y formar de nuevo ATP. Todo este proceso sucede en una fracción de segundo y por lo tanto proporciona al músculo una energía rápida que se va renovando. Dado que la fosfocreatina es utilizada para reconstruir el ATP roto al producir energía, los depósitos de ATP se mantienen constantes durante los primeros segundos de contracción muscular, pero al final los depositos de fosfocreatina se agotan. Conforme el músculo sigue trabajando , ya no hay más fosfocreatina para convertir el ADP+Pi en ATP lo que lleva al agotamiento de los depósitos de ATP también. Esto contribuye a que la fibra muscular se fatigue. En total , en un periodo de 30 segundos o menos de máxima contracción muscular los depósitos de ATP y fosfocreatina están agotados.

El sistema de fosfágeno es la fuente más poderosa de producción de energía, pero se agota rápido y es el sistema primario para producir trabajo de corta duración y alta intensidad como un entreno duro con pesas.

Glicolisis anaeróbica

El glucógeno (que es la forma de la glucosa que se almacena en el músculo) se rompe para proporcionar energía para la formación del ATP y a su vez forma el ácido pirúvico. De manera adicional , algo de glucosa de la sangre se utiliza en el proceso, así como glucógeno intramuscular. Uno de los productos de este mecanismo es el ácido láctico, que se genera por la conversión del ácido pirúvico.

Este mecanismo puede proporcionar más energía en total que el sistema de fosfágeno, pero no de una forma tan rápida. Por esto, la glicolisis anaeróbica es la vía de energía principal para las contracciones musculares que duran entre los 30 y 60 segundos.

Hay que considerar los efectos que el ácido láctico (que se produce durante este proceso) tiene en la contracción muscular. El ácido láctico que se va acumulando en las células musculares provoca que el interior del músculo se vuelva más ácido. Este entorno ácido interfiere con el proceso químico de la formación de ATP. Este hecho en conjunción con las reservas de energía (glucógeno) que van disminuyendo, contribuye a la fatiga de las fibras musculares. Al contrario de lo que se creía antiguamente, el ácido láctico no causa la sensación de agujetas en el músculo que aparecen al día siguiente o a los dos días de haber realizado el ejercicio. Sin embargo la concentración de ácido láctico contribuye a la sensación de dolor que proviene de los nervios motores conforme se produce la contracción muscular.

Fosforilación oxidativa

Mediante este mecanismo el cuerpo metaboliza carbohidratos y grasas para crear energía (e incluso proteínas cuando está en condiciones de desnutrición o durante periodos de ejercicio de muy larga duración). Los carbohidratos se usan de manera más extensiva durante el ejercicio aeróbico intenso (de hecho cuando trabajamos al 100% de la capacidad aeróbica los carbohidratos son utilizados como energía de forma casi exclusiva) y las grasas son la fuente primaria de energía durante las sesiones de baja intensidad y larga duración.

El proceso para liberar energía a partir de estos sustratos es mucho más complejo, y será suficiente con decir que requiere oxígeno. Debido a esto, la frecuencia de respiración aumenta cuando realizamos trabajo aeróbico.

Este mecanismo produce virtualmente una cantidad casi ilimitada de energía ya que el cuerpo llega incluso a canibalizarse a si mismo con el fin de mantener el proceso en marcha. Sin embargo, requiere tiempo y es por eso que en una actividad muscular intensa como el levantamiento de pesas no es el mayor factor a tener en cuenta.

Los distintos tipos de fibras musculares están optimizados para utilizar mecanismos distintos para la producción de energía.

Las fibras de tipo I (oxidativas lentas o fibras rojas) utilizan primariamente la Fosforilación oxidativa.

Las fibras de tipo IIa (oxidativas rápidas o fibras blancas) utilizan tanto el sistema de fosfágeno como la glicolisis anaeróbica primariamente.

Las fibras de tipo IIb (glicolíticas rápidas también blancas) utilizan primariamente el sistema de fosfágeno.

Hemos de observar que todos estos mecanismos o sistemas comienzan a utilizarse al principio de la contracción muscular, pero debido a su distinta naturaleza y la de las fibras musculares que se utilizan para la actividad, sólo destacan en los intervalos de tiempo dados. Esto se ilustra en el gráfico inferior.

Regeneración del ATP

El oxígeno, además de utilizarse durante el proceso de fosforilación oxidativa, también es requerido en los mecanismos utilizados para reponer el ATP, la fosfocreatina y el glucógeno. Esta es una de las razones porque , incluso si se está trabajando a bajas repeticiones de sentadillas pesadas, la respiración se vuelve pesada (esto ocurre para la sentadilla o para cualquier otro ejercicio que ponga en juego una gran cantidad de masa muscular). A groso modo, el ATP se repone en los intervalos de tiempo indicados abajo.

Porcentaje de ATP repuesto tras el tiempo indicado de descanso

20 seg	50.00 %
40 seg	75.00 %
1 min	87.50 %
80 seg	93.75 %
100 seg	96.88 %
2 mins	98.44 %
140 seg	99.22 %
160 seg	99.61 %
3 min	99.81 %

Como es lógico estos son los tiempos si las fibras que se están recuperando están totalmente en reposo. Si se hace cualquier cosa en este tiempo que genere un gasto de ATP, el tiempo de recuperación se verá aumentado.

Si la actividad que los músculos estaban realizando antes de descansar genera mucho ácido láctico (por el mecanismo de la glicolisis anaeróbica) como por ejemplo un entrenamiento intensivo con pesas en el rango de 12 o más repeticiones, entonces es posible que una actividad suave de los músculos durante el periodo de descanso sea beneficiosa. Esto es debido a que algo de el ácido láctico se usará como combustible de la actividad ligera realizada, de forma que esta ayuda a limpiar el ácido láctico del músculo. Sin embargo ha de tenerse cuidado y asegurarse que esta actividad suave no es lo suficientemente intensa para requerir el uso de los mecanismos de fosfágeno o glicolisis anaeróbica ya que esto agotará el ATP.

Extraido y traducido del artículo "The Neuromuscular system part II" publicado por Casey Butt en www.ironmagazine.com