Termorregulacion y Oxidación de Hidratos de Carbono Durante el Ejercicio

La nueva realidad: Calor y Humedad

Si te gusta el ciclismo y durante este inicio de temporada estás siguiendo el Tour de San Juan, en Argentina o el recientemente terminado Tour Down Under en Australia, te habrás dado cuenta de las elevadas temperaturas que están sufriendo los corredores en esta época de verano en el hemisferio sur (invierno en el norte). Si no lo sigues, no te preocupes, ya te lo cuento yo. Y es que para los profesionales que estamos detrás de estos ciclistas (5 “de los míos” están actualmente corriendo allí), el calor y las extremas temperaturas suponen otro quebradero de cabeza más a la habitual preocupación por tratar de tener todos los detalles bajo control: aclimatación al calor, hidratación, gasto energético, fatiga central, etc. 

Pero no solo en estas carreras que he mencionado, ya que por cuestiones de cambio climático, entre otras cosas, la elevada temperatura es un factor cada vez más importante en el deporte y en el rendimiento de l@s deportistas. Como vimos en los pasados mundiales de atletismo de Doha 2019 o como veremos en las Olimpiadas de Tokyo 2020, la humedad relativa y las extremas temperaturas hacen que el ambiente de competición y/o entrenamiento actual se encrudezca cada vez más. Esto, evidentemente, tiene sus efectos a nivel fisiológico y metabólico y, en última instancia, también en el rendimiento deportivo. 

Por ello, cada vez son más los estudios que analizan dichos efectos y el impacto de estas “actuales condiciones climáticas”, hasta el punto en el que los avances en el estudio empiezan a verse traducidos en distintos campos: entrenamiento (aclimatación y tolerancia al calor), nutrición (consumo energético y efecto en la oxidación de sustratos, hidratación, etc.) y suplementación (menta, glicerol, etc.), entre otros. Respecto a esto último, quiero recordarte que escribí dos entradas sobre distintos suplementos que podían tener un efecto beneficioso en estas condiciones. Te las dejo por aquí: 

Menta: Suplemento para el calor. 

Glicerol: Un agente osmótico permitido. 

Ante esta realidad, podrás entender la vital importancia de conocer los efectos del calor en el cuerpo humano, tanto a nivel teórico como práctico. Por ello, mediante esta entrada quiero analizar uno de los “temas calientes” (nunca mejor dicho) relacionados con esto: la oxidación de sustratos en ambientes calurosos.

Antes de meterme en este análisis profundamente, quiero acercarte, de manera general el impacto de las altas temperaturas en los distintos procesos fisiológicos y metabólicos del cuerpo que se ejercita. ¡Vamos a ello!

El estrés inducido por calor

La termorregulación es uno de los retos más complicados del cuerpo humano durante el ejercicio. Principalmente, la razón de esto es que somos muy poco eficientes (20-25%), lo que quiere decir que toda la energía que producimos, solo ese pequeño porcentaje se traduce en energía mecánica. Para producirla, por lo tanto, necesitamos generar un 75-80% restante de calor que, de una manera o de otra, deberemos de disipar. 

Uno de los principales objetivos del organismo es mantener la temperatura dentro de unos límites compatibles con la vida (34-44ºC). Si se sobrepasan estos límites, tanto por arriba, como por abajo, el cuerpo entra en un riesgo importante de supervivencia.

La producción de calor esta relacionada directamente con el aumento de la intensidad del ejercicio, debido a una mayor conversión de la energía metabólica en energía térmica, y también, como es lógico, con el estado de hidratación del/la deportista, especialmente por que el sudor es el principal mecanismo para disipar el calor durante el ejercicio y el líquido, el mejor medio para hacerlo. Por ello, una de las adaptaciones al calor es, entre otras, la expansión del volumen plasmático. Recuerda que si el sudor no se evapora, esta disipación del calor es mucho menos eficiente y no termina de suceder realmente. Éste es el motivo por el que la elevada humedad relativa o llevar prendas que no transpiran dificultan tanto la termorregulación.

La parte negativa de disipar calor y garantizar esta termorregulación del organismo, es que esto conlleva efectos secundarios como la pérdida de electrolitos y fluido (evidentemente), afectando directamente al estado hidroelectrolítico y, por ende, funcionamiento del cuerpo durante el esfuerzo. 

Pero más allá de este evidente efecto de deshidratación producido por el extremo calor y humedad relativa, el cuerpo se “resiente” de distintas formas ante dichos ambientes y esto se ve traducido en distintos efectos secundarios. 

El aumento de la temperatura central, debido a la ineficacia del organismo de disipar el calor producido, es uno de los riesgos que conlleva el ejercicio físico en ambientes calurosos. Incluso se ha llegado a hipotetizar durante mucho tiempo que dicha fatiga central venía inducida por un aumento de la temperatura del core y que podía ser un factor determinante en el rendimiento deportivo. Estudios orientados en la fatiga central como los realizados por el Dr. Jordan Santos Concejero con atletas kenianos y etíopes, esclarecen un poco más estas incógnitas y, gracias a ellos, ahora sabemos que hay múltiples factores, siendo la temperatura uno de ellos, pero no el único, que regulan la fatiga en el ejercicio.

Así mismo, existen otros factores que perjudican el rendimiento en dichas situaciones extremas. Entre ellos, más allá de lo fisiológico, está el componente psicológico y perceptivo, con lo que, precisamente, se relaciona la ingesta de la menta como suplemento. Y es que la elevada temperatura perjudica el confort y la percepción respecto al esfuerzo, limitando la capacidad de rendir. 

Pero además de esto, sí que existen efectos fisiológicos secundarios. La pérdida de fluido conlleva un mayor gasto cardíaco y un aumento de la presión sanguínea, por ejemplo, seguido de un desajuste de la función respiratoria llegando a inducir alcalosis. La elevación de la temperatura tiene consecuencias tanto a nivel central como periférico (músculo), relacionado con un aumento de la concentración de metabolitos como el amonio, el lactato o las citoquinas y con el cambio en la oxidación de sustratos como el glucógeno (ver entrada sobre el glucógeno cerebral aquí) cerebral y muscular.

Es aquí donde quiero hacer una pausa y analizar con lupa el efecto del estrés inducido por el calor en la oxidación de los sustratos, ya que considero que esto tiene una implicación directa con la práctica y las distintas estrategias nutricionales y de hidratación que se pueden llevar a cabo. 

La oxidación de HC

Está bien documentado en la bibliografía que el ejercicio prolongado en ambientes calurosos tiene efectos directos en la oxidación de los hidratos de carbono, estimulando una mayor glucogenólisis muscular, el gasto de glucógeno hepático y aumentando el ratio de oxidación de HC en todo el cuerpo. Así mismo, se observa una menor oxidación de los ácidos grasos. 

Estos efectos parecen estar mediados, entre otros, por el aumento de la temperatura a nivel muscular, una mayor deshidratación, hiperventilación, gasto cardíaco elevado, un aumento de la concentración de catecolaminas (hormonas hipoglucemiantes) y de la concentración de lactato (entendiendo éste como un potente señalizador metabólico, puedes leer la entrada clickando aquí). 

Todo ello conllevaría un mayor gasto de glucógeno y de glucosa, aumentando la oxidación de la misma y, por lo tanto, aumentando también la necesidad de ingerirla mediante alimentos y/o bebidas. Sin embargo, en la bibliografía todavía, también, se encuentran resultados controvertidos en cuanto a este efecto.

Teniendo en cuenta la implicación del vaciamiento de glucógeno en el rendimiento y siendo uno de los factores claves también en ambientes calurosos, merece la pena entender como sucede esta regulación para poder establecer adecuadas pautas nutricionales. 

Tal y como Maunder et al comentan en su artículo (referencias), todos los estudios que analizan el efecto del estrés inducido por el calor en el cambio de oxidación de sustratos lo hacen en durante el ejercicio físico a una única intensidad relativa de ejercicio, sin comparar los resultados entre, por ejemplo, la intensidad moderada o elevada. 

Esto puede parecer absurdo y lógico, pero hazme caso que no lo es. ¿Por qué? Primero por que desconocemos el efecto real del calor en la oxidación de HC, y cualquier estudio que analice y compare distintas intensidades nos aportará mucha información al respecto. Y segundo, por que se hipotetiza sobre la existencia de un umbral que requiera un mínimo estrés inducido por el calor y, quien sabe, si también por la intensidad del ejercicio, para generar realmente cambios en el uso de sustratos energéticos. 

Por lo tanto, considero de gran utilidad conocer la respuesta en el uso de sustratos energéticos entre distintas intensidades y temperaturas para identificar el mínimo estrés necesario para inducir un aumento en la oxidación de HC y su relación con una determinada intensidad del ejercicio. 

Con este propósito, Maunder et al, en el estudio que estoy analizando en esta entrada, realizaron 2 experimentos con la siguiente metodología.

¿Qué hicieron y qué encontraron?

La investigación se realizó en dos estudios distintos, aleatorizados y cruzados en los que se utilizó distinta metodología. 

El primero de ellos consistió en la exposición de 20 ciclistas y triatletas bien entrenados a dos situaciones distintas: 60% de humedad relativa (Hr) en las dos, pero con 18ºC una y 35ºC la otra. Tras recolectar las muestras necesarias, los participantes estuvieron 20 minutos en reposo en cada situación, y seguido realizaron un test incremental en bicicleta que consistía en el aumento de 35W cada 3 min, empezando desde 95w y hasta la extenuación. 

En el segundo estudio, primero se establecieron los umbrales ventilatorios en una temperatura de 18ºC y una Hr de 60% mediante un test incremental. Tras ello, los participantes, en otro día, se sometieron a distintas situaciones en las que, tras 20 minutos de reposo se ejercitaron durante 20 min al VT1 establecido + 5 min al VT2 correspondiente. Este experimento lo realizaron, con la misma humedad pero en distintas temperaturas: 18,28,34 y 40ºC. 

Se recogieron muestras de temperatura rectal, de piel y muscular, así como el análisis de gases (oxidación de sustratos) y el análisis de metabolitos mediante la extracción de sangre. 

En cuanto a la oxidación de sustratos, que es lo que más me interesa comentar de este artículo, los principales resultados (ver gráfico de la infografía) demostraron un aumento significativo de la oxidación de HC a partir de los 34ºC, pero únicamente en la intensidad elevada. Así mismo, en 40ºC, la diferencia entre la intensidad moderada y elevada fue muy significativa y el aumento de esta oxidación respecto a 0 lo fue, también, en ambas situaciones. Los autores encontraron también elevaciones significativas en la concentración sanguínea de catecolaminas, por lo que dedujeron que éste aumento puede ser una de las causas principales del cambio en la oxidación de los HC encontrada. 

Más allá de eso, el estrés térmico, medido mediante la temperatura, también aumento con el calor, aunque no de manera dependiente ni significativa de la intensidad.

En contra de este estudio, tal y como los autores admiten, está el hecho de haber realizado las pruebas tras un estado de >4h de ayuno, lo que puede influir directamente en la utilización de sustratos (tal y como comenté en este blog sobre oxidación de sustratos energéticos). 

Conclusiones e interpretaciones

Los resultados obtenidos demuestran que la intensidad del ejercicio es una variable totalmente determinante en el cambio de la oxidación de sustratos inducida por el estrés al calor. La diferencia significativa observada en los 34ºC entre intensidad moderada y elevada, demuestra que existe un umbral de estrés del calor en el que la intensidad es la principal variable. Así mismo, las diferencias significativas encontradas a 40ºC entre ambos grupos determinan que, incluso a una temperatura muy elevada, la intensidad es determinante en el cambio de oxidación de sustratos. 

Por lo tanto, este artículo parece demostrar que es necesario un mínimo de estrés inducido por el calor y la intensidad (ambos), para generar cambios reales en la oxidación de los HC, lo que puede coincidir con la ideal de un supuesto umbral del calor que es dependiente no solo del estrés externo, sino también del interno (medido mediante la intensidad).

A nivel práctico, se puede concluir que en aquellas competiciones, como las etapas de montaña de las grandes vueltas ciclistas en las que la intensidad es muy elevada, debido a los puertos de montaña y se alterna con momentos de menor intensidad, el estrés inducido por el calor y la dependencia del glucógeno y glucosa será, todavía mayor a la esperada. Sin embargo, aunque el calor sea muy elevado, si la intensidad es menor, tal y como sucede en etapas llamas de las mismas vueltas, la dependencia de HC no aumentará como se hipotetizaba que lo hacía. 

Así pues, esto tiene una importante aplicación práctica para l@s entrenadores/as y nutricionistas que trabajan con deportistas que se exponen a temperaturas y humedades relativas elevadas y trabajan en distintas intensidades del ejercicio. 

Espero que esta entrada te haya gustado y, como siempre digo, que te haya resultado útil para tu aprendizaje y aplicación en el trabajo diario. Si así ha sido, te animo a que comentes al final de esta publicación. 

¡Nos vemos en la siguiente, muchas gracias por estar ahí!

Referencias: 

• Maunder E, Plews DJ, Merien F, Kilding AE. Exercise intensity regulates the effects of heat stress on substrate oxidation rates during exercise. Eur J Sport Sci. 2019: 1-9. 
• Burke LM, Jeukendrup A, Jones AM, Mooses M. Contemporary Nutrition Strategies to Optimize Performance in Distance Runners and Race Walkers. 2019; 29(2); p.117-129.

Artículos relacionados: 

• Why is performance in heat decreased? - Jeukendrup A - Mysportscience
• Glycerol: Un agente osmótico permitido - Viribay A - Glut4science
• Hidratacion en el deporte - López-Broseta P, Viribay A, Urdampilleta A.
• Effects of heat in running performance - Jeukendrup A - Mysportscience

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